什么是“全内反射”?

简单来说,为什么光到达玻璃边缘时会反射回来,而不是穿过它?

全内反射 (TIR) 是光纤能够传输光线而不从侧面逸出的基本物理原理。

1. 全内反射原理

简单来说,光线因为两种材料之间“折射率”的差异而“反射回来”。光纤由“纤芯”(光传播的区域)和“包层”(外层)组成。

要发生全内反射,必须满足两个条件:

  1. 密度差异:光必须从高折射率的介质(玻璃芯)向低折射率的介质(包层)传播。
  2. 临界角:光线必须以一个较小的角度(称为“入射角”)撞击边界。如果这个角度大于特定的“临界角”,光线就无法穿过边界,而是 100% 反射回纤芯。

2. 在 OFSCN® 技术中的应用

在北京大成永恒科技有限公司 (OFSCN),我们利用这一原理制造高性能传感光纤。通过精确控制纤芯和包层的折射率,我们确保了信号在长距离传输中的损耗最小。

这一原理也是“光纤布拉格光栅 (FBG)”能够工作的关键。全内反射使光线保持在光纤内部,而 FBG 结构在纤芯内部产生了周期性的折射率变化,从而能够反射特定波长的光,用于传感温度或应变。

例如,我们的耐高温光纤在保持石英纤芯的全内反射特性的同时,使用了特殊的涂层:

标准产品图示:


如果您对该原理如何应用于光纤传感有任何疑问,请随时提出。