漸(jian)變(bian)折(zhe)射率(lv)光(guang)(guang)纖(xian)，為(wei)G.651.1國際電信(xin)聯盟（ITU）標準下，是一種(zhong)多模(mo)光(guang)(guang)纖(xian)，其折(zhe)射率(lv)降(jiang)低逐漸(jian)作為(wei)徑向(xiang)距(ju)離（距(ju)離芯中心(xin)）增加。相比之下，我們通常看到的(de)是G.652.D光(guang)(guang)纖(xian)，它具(ju)有階躍折(zhe)射率(lv)分布。本文將對漸(jian)變(bian)折(zhe)射率(lv)多模(mo)光(guang)(guang)纖(xian)與傳統階躍折(zhe)射率(lv)光(guang)(guang)纖(xian)進行比較，以及其在(zai)處(chu)理(li)模(mo)態色散（一種(zhong)常見(jian)的(de)信(xin)號失真誤差(cha)）時的(de)優勢。
下圖顯(xian)示了光纖(xian)纖(xian)芯和包層的不(bu)同折射率分布。
圖1.左：纖(xian)(xian)芯和(he)包層的階躍折(zhe)射(she)率。右：纖(xian)(xian)芯和(he)包層的梯度指數
圖1.左：纖(xian)(xian)芯和(he)包層的階躍折(zhe)射(she)率。右：纖(xian)(xian)芯和(he)包層的梯度指數
纖芯(xin)(xin)的折(zhe)射(she)(she)率(lv)高于(yu)(yu)包層的折(zhe)射(she)(she)率(lv)，以實現(xian)全內反射(she)(she)，從而將光捕(bu)獲(huo)在纖芯(xin)(xin)內部。對于(yu)(yu)階躍折(zhe)射(she)(she)率(lv)纖芯(xin)(xin)，光僅在纖芯(xin)(xin)-覆層界面(mian)反射(she)(she)，如下(xia)所示：
圖(tu)2.光在階躍(yue)光纖纖芯中(zhong)傳播
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)優點將在本文(wen)后面詳(xiang)細(xi)討論，但是在漸(jian)變折(zhe)射率纖(xian)芯中，較長路徑的(de)光(guang)線基(ji)本上比較短路徑的(de)光(guang)線傳播更快。這是因(yin)為光(guang)纖(xian)內(nei)部的(de)光(guang)速與(yu)折(zhe)射率成反比。
為了解釋漸變折(zhe)射率光纖的優點，讓我們首先討論(lun)模(mo)態色散，因為它在傳統的階躍折(zhe)射率多模(mo)光纖中很常(chang)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(zhe)種現象稱為(wei)模態色(se)散(san)。模態色(se)散(san)將信號的帶(dai)寬限制為(wei)數十(shi)MHz.km，這(zhe)意味(wei)著當(dang)光(guang)纖的長度為(wei)1 km時，信號帶(dai)寬不(bu)得超過幾十(shi)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)(de)(de)(de)路(lu)(lu)徑比(bi)模(mo)式B的(de)(de)(de)(de)路(lu)(lu)徑更(geng)長(chang)，但到達的(de)(de)(de)(de)時間幾乎與模(mo)式B的(de)(de)(de)(de)時間相(xiang)同。正如(ru)我(wo)之前所解(jie)釋(shi)的(de)(de)(de)(de)，盡管B傳(chuan)播的(de)(de)(de)(de)時間更(geng)長(chang)，但由(you)于芯包層界面附近(jin)的(de)(de)(de)(de)折(zhe)射率(lv)較低，因(yin)此它的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)播速度也(ye)比(bi)A快(kuai)。與傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)多模(mo)光纖相(xiang)比(bi)，漸變折(zhe)射率(lv)多模(mo)可以接受更(geng)高的(de)(de)(de)(de)帶寬而不會造成信號混淆。
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。
