一、光纤的结构
光纤，全称为光导纤维（Optical Fiber）是一种导光性极好、直径很细的圆柱形玻璃纤维。剥开光纤，从里到外依次是纤芯、包层和涂覆层。光纤的基本结构如图2-1所示。
纤芯位于光纤中心，直径 2a 通常为 5～50μm，作用是传输光波。包层，位于纤芯外层，直径 2b 为 100～150μm，作用是将光波限制在纤芯中。纤芯和包层即组成裸光纤，两者采用高纯度二氧化硅（SiO2）制成，但为了使光波在纤芯中传送，应对材料进行不同掺杂，纤芯掺杂微量的掺杂剂，如二氧化锗（GeO2），用以提高纤芯的折射率（n1），使包层材料折射率 n2比纤芯材料折射率 n1小，即光纤导光的条件是 n1＞n2。一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层，厚度一般为 30～150μm。套层又称二次涂覆或被覆层，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为光纤芯线。二次涂覆的结构又有松套和紧套两种，如图2-2所示。
图2-1 光纤的结构
图2-2 紧套与松套光纤结构示意图
紧套是在一次涂覆层外紧紧套上塑料材料，光纤不能自由活动，这种光纤的结构简单，抗侧压能力弱，多作测试跳纤使用。松套则是在一根或多根经过一次涂覆的光纤外面包上塑料套管，并在套管中注入防水油膏，光纤的纤芯到套管中心距离大于 0.3mm，使光纤在套管收缩时仍能在管内滑动，抗侧压力强，适合于室内外各种场合使用。
二、光纤的导光原理
光纤的导光原理可以采用射线理论（几何光学）和波动理论来解释，在此我们只做几何光学导光原理的简要介绍。从几何光学的角度出发，在均匀的介质中光可以看成是光线，沿直线传播，不同介质对于光的阻碍不一样，就导致了光在不同的介质中以不同的速度传播，我们用折射率来表示介质对光的阻碍能力。如果ν是光在某种介质中的速度，c 是光在真空中的速度，那么折射率n可以由式（2-1）确定：
不同介质的折射率见表2-1。
表2-1 不同介质的折射率
通常，当一束光线照射在两种介质的交接面时，入射光线分成两束：反射光线和折射光线。
假设入射角为θ1，反射角为θ3，折射角为θ2，n1、n2为介质的折射率，按照菲涅耳反射定律和斯奈尔折射定律有：
当入射角增大，折射角也增大，若 n1＞n2，则θ1＜θ2。随着入射角的增大，折射角也增大。当入射角增大到一定值（见图2-3），折射角增大到 90°，光不再进入第二种介质，折射光线沿介质交界面传播，这个状态叫临界全反射，此时的入射角被称为临界角θc。如果入射角继续增大θ1