数字音频技术(第6版) 557

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　　530数字音频技术（第6版
　　明了光线可以被包含在一股流动的水中传输
　　最终因辐射而耗散
　　半角锥
　　不在可接受圆
　　锥中的光
　　数据孔
　　图13.15：全内反射（TR）刻画了光在光纤中的传播特性式折射率光纤的数值孔径是对受光角的一种测量它由纤芯和包层的折射率决定
　　873年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James c| erk maxwe1）证明了描述电磁波行为的各种方程同样适用于光。并且，他指出光在传播时有多种模式--从数学上说，这些模式就是画波导特征的麦克斯韦电磁场方程组的本征解。对于光纤来说，这表明沿光波导可以有条或多条路径。多模光纤线缆的纤芯直径（可能是50~500um）要大于光源的波长，这就能够允许多种传播模式。结果是不同模式的光信号的传输路径长度也是不同的。简而言之大多数光线并不平行于光纤的光轴。
　　多模光纤根据其界面的反射特性来表示：阶跃式折射率光纤和渐变式折射率光纤。在阶跃式折射率光纤中，纤芯与包层之间的界面是清晰界定的，这将引起光线有角度地反射。入射角小于临界角的光线将进入包层。在渐变式折射率光纤中，折射率从光纤中轴开始逐渐向外递减。这种渐变的界面将产生更为平滑的反射特性。不管是这两种情况中的哪一种，在多模光纤中大多数光都是在纤芯中传播的。
　　模式内及模式间的色散会导致脉冲展宽，这会使多模光纤的性能下降，这两种色散都会降低光纤的带宽。在这方面，阶跃式光纤要逊于渐变式光纤。由于模式内色散（也被称为模态色散
　　些光要比其他光更早抵达多模光纤的终点，因为内部反射角导致了路程长度上的差异。这就产生了多种模式。在阶跃式折射率光缆中，在最低阶的那些模式（这些模式沿着平行于光纤轴线的方向传播）与最高阶的那些模式（它们沿临界角传播）之间存
　　延时。换句话说，以更陡峭的角度反射的光线所走过的距离更长，并会在完成传播时以一个较浅的角度离开光缆。阶跃式折射率光纤可表现出60nS/km的延时。这种模态色散会显著降低光纤每公里的可用带宽，并且是一个限制因素。这种色散6A所示。