Волоконный световод представляет собой тонкую двухслойную стеклянную нить, каждый элемент которой (сердцевина и оболочка) обладает различным показателем преломления. Показатель преломления n прозрачного вещества представляет собой отношение скорости света в вакууме ( c – скорость света) к скорости света в данном веществе ( v ), а также определяется следующей формулой:
где ε и μ — относительные соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости.
Учитывая, что относительная магнитная проницаемость прозрачного вещества обычно постоянна и равна единице, показатель преломления для сердцевины n 1 = √ε 1 , а для оболочки n 2 = √ε 2 .
Показатель преломления оболочки постоянен, а сердцевина в общем случае является функцией поперечной координаты. Эту функцию называют профилем показателя преломления.
Для передачи электромагнитной энергии по световоду используется явление полного внутреннего отражения на границе раздела двух диэлектрических сред, поэтому необходимо, чтобы n 1 > n 2 .
Важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус от апертурного угла φ .
Апертурный угол — это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором φ 1 = φ c .
От значения NA зависят эффективность ввода излучения лазера или светодиода в волоконный световод, потери на микроизгибах, дисперсия импульсов и число распространяющихся мод.
