漸(jian)變折射率(lv)光纖，為G.651.1國(guo)際電信聯盟（ITU）標準下，是(shi)一(yi)種多模(mo)光纖，其(qi)折射率(lv)降低逐漸(jian)作為徑(jing)向(xiang)距(ju)離（距(ju)離芯中心）增(zeng)加(jia)。相(xiang)比(bi)之下，我們通常看(kan)到(dao)的(de)是(shi)G.652.D光纖，它具有階躍折射率(lv)分布(bu)。本文將對(dui)漸(jian)變折射率(lv)多模(mo)光纖與傳統階躍折射率(lv)光纖進行比(bi)較，以及其(qi)在處理模(mo)態色散（一(yi)種常見的(de)信號失真(zhen)誤(wu)差）時的(de)優勢。
下(xia)圖(tu)顯(xian)示(shi)了光(guang)纖(xian)纖(xian)芯和包層(ceng)的(de)不同折射率分布。
圖1.左：纖芯和包(bao)層的階躍折射率。右：纖芯和包(bao)層的梯度指數
圖1.左：纖芯和包(bao)層的階躍折射率。右：纖芯和包(bao)層的梯度指數
纖(xian)芯的(de)折射率(lv)高于包層的(de)折射率(lv)，以(yi)實現全內反射，從(cong)而將(jiang)光捕(bu)獲在纖(xian)芯內部。對于階(jie)躍折射率(lv)纖(xian)芯，光僅在纖(xian)芯-覆層界面反射，如下所示：
圖(tu)2.光在階躍光纖纖芯中(zhong)傳(chuan)播(bo)
但是，當折射率在漸變折射率纖芯中逐漸下降時，光線也會略微彎曲并遵循彎曲路徑，如下所示：
圖3.光線在漸變折射率核心中傳播
圖3.光線在漸變折射率核心中傳播
彎曲光(guang)路的(de)(de)(de)優點將在(zai)本文后面詳細討論，但是在(zai)漸變折射(she)(she)率纖芯中(zhong)，較長路徑的(de)(de)(de)光(guang)線基本上比較短路徑的(de)(de)(de)光(guang)線傳播更快。這是因(yin)為(wei)光(guang)纖內部的(de)(de)(de)光(guang)速與折射(she)(she)率成(cheng)反比。
為了解釋漸變折射率光纖(xian)的(de)優點，讓(rang)我們首先討(tao)論模態色散，因為它(ta)在(zai)傳統的(de)階躍折射率多模光纖(xian)中很常見。
在多模應用中會引起模態色散，在這些應用中，即使不同的光模式同時進入光纖，它們也會異步離開光纖。同樣，這是因為所有光模的速度都相同，因為纖芯內部的折射率是均勻的。下圖顯示了模式A和模式B同時進入光纖：
圖4.模式A和模式B同時進入光纖纖芯但入射角不同
圖4.模式A和模式B同時進入光纖纖芯但入射角不同
顯然，模式B的路徑比模式A的路徑短，因此，由于兩個燈具有相同的速度，因此B會比模式A提前到達。假設信號是進入光纖的理想脈沖，則在傳播了p km之后，該脈沖將在時間上擴展：
圖5.退出光纖時，模式B領先于A，因為它傳播的距離較短。
圖5.退出光纖時，模式B領先于A，因為它傳播的距離較短。
但是，當以固定的時間間隔將一個以上的脈沖發送到光纖中時，由于模式B的第二個脈沖（藍色）可能比模式A的第一個脈沖（黑色）早到達，因此所得信號變得難以區分：
圖6.兩個脈沖間隔一段時間發送到內核 退出時，兩個信號重疊。
圖6.兩個脈沖間隔一段時間發送到內核 退出時，兩個信號重疊。
這種現(xian)象稱為(wei)模態色散。模態色散將信號的(de)帶(dai)寬(kuan)限制為(wei)數十MHz.km，這意(yi)味著(zhu)當光纖的(de)長度為(wei)1 km時，信號帶(dai)寬(kuan)不得超(chao)過幾十MHz。
漸變折射率纖維可以顯著降低模態色散。同樣，兩種模式進入光纖的模式A具有較大的入射角：
圖7.模式A和模式B同時進入光纖纖芯，其中A入射角較大。
圖7.模式A和模式B同時進入光纖纖芯，其中A入射角較大。
模(mo)式A的(de)路(lu)徑(jing)比模(mo)式B的(de)路(lu)徑(jing)更(geng)長(chang)，但到達(da)的(de)時(shi)間(jian)幾乎與模(mo)式B的(de)時(shi)間(jian)相(xiang)同。正(zheng)如我之前所解釋的(de)，盡管B傳(chuan)播的(de)時(shi)間(jian)更(geng)長(chang)，但由(you)于芯包(bao)層界面附近的(de)折(zhe)射率(lv)較(jiao)低，因此(ci)它(ta)的(de)傳(chuan)播速(su)度也(ye)比A快。與傳(chuan)統的(de)多模(mo)光纖相(xiang)比，漸(jian)變折(zhe)射率(lv)多模(mo)可以接受(shou)更(geng)高(gao)的(de)帶寬而不(bu)會造成信號混淆。
漸變折射率多模光纖如今已被廣泛制造和使用，并且正在迅速替代階躍折射率光纖。一些大型的光纖制造商已經創建漸變折射率等品牌，如我們嘉富光通信 。實際上，階躍折射率多模光纖不如漸變折射率光纖那么普遍，大多數制造商對多模光纖的默認選擇是漸變折射率。
