Grunnleggende prinsipper for optiske fibre og kabler

Optisk fiberoverføring er basert på prinsippet om total intern refleksjon, som oppstår når lys møter grensesnittet mellom to forskjellige medier. I et trinn-indeks optisk fiber-der n1 representerer brytningsindeksen til kjernemediet og n2 representerer brytningsindeksen til kledningsmediet, med n1 > n2-oppstår total intern refleksjon når lys som kommer inn i kjernen treffer kjerne-kledningsgrensesnittet i en større vinkel enn kritisk vinkel (θ). Under disse forholdene slipper ingen lysenergi ut av kjernen, og det innfallende lyset er i stand til å forplante seg fremover gjennom grensesnittet via utallige totale interne refleksjoner.

Men når en optisk fiber bøyes, skifter normalen til grensesnittet retning, noe som resulterer i mindre innfallsvinkler. Følgelig faller innfallsvinkelen for en del av lysstrålene under θc, og forhindrer dem i å gjennomgå total intern refleksjon. Likevel kan de strålene med innledningsvis større innfallsvinkler fortsatt gjennomgå total intern refleksjon; lystransmisjonen vedvarer således selv når fiberen er bøyd, selv om denne bøyningen resulterer i energitap. Vanligvis, når bøyeradiusen overstiger 50 til 100 millimeter, er det resulterende tapet ubetydelig. Omvendt kan små bøyninger forårsake alvorlig "mikrobendingstap".

Elektromagnetisk bølgeteori brukes ofte for å undersøke mekanismene for optisk fiberoverføring, spesielt ved å løse bølgeligningene underlagt grensebetingelsene til det optiske fiberbølgeledermediet. Lyset som forplanter seg i en optisk fiber omfatter tallrike "modi", som hver representerer en spesifikk fordeling av det elektromagnetiske feltet og tilsvarer en bestemt lysstråle som beskrevet i geometrisk optikk. De spesifikke guidede modusene som finnes i en optisk fiber avhenger av fiberens normaliserte frekvens (V-nummer).
I denne sammenhengen betegner NA den numeriske blenderåpningen, en parameter relatert til brytningsindeksene til kjernen og kledningsmediet; *a* representerer radiusen til fiberkjernen; og λ representerer bølgelengden til det transmitterte lyset. Når en optisk fiber bøyes, oppstår moduskobling; en del av energien skifter fra de guidede modusene til strålingsmodusene, og unnslipper derved kjernen og går tapt.
Ytelseskarakteristikk: De primære parametrene som karakteriserer en optisk fiber inkluderer demping, båndbredde og andre.