关于光在单模光纤中的传输轨迹

关于光在单模光纤中的传输轨迹
之前你有个回答说：然后是单模和多模,全反射只是规定了光线在光纤中的角度的一个范围,比如规定光线沿着光纤轴向为0度,全反射条件要求光线与光纤轴向的夹角不能超过10度（仅是举例）.但并不是所有在0-10度范围内的夹角都行,理论上可以证明,只有若干个角度可以支持光在光纤中传播,比如0度,3度,8度.每一个角度就对应了一个光在光纤中的传播模式.多模光纤就是说光纤中有多个模式同时存在,单模光纤就是说光纤中只有一个模式（也就是0度的模式）,所以单模光纤中,光是沿着轴向传播的.
那么光纤微弯的时候,角度应该就不满足了,那么又怎么解释呢?望指导

这个问题很好,
讨论光纤模式,特别是计算模式的表达式时,不能仅通过几何光学（即把光简单的看做“线”）,而是要通过波动光学来研究.光纤之所以会形成模式,是因为光场在径向方向必须形成“驻波”,那么形成驻波的条件,就和光的波长还有光纤的尺寸有关.要形成“驻波”,光在径向方向来回反射一次之后,相位变化必须是2pi的整数,所以只有某些角度的光才能满足“驻波”条件.
当光纤微弯的时候,光纤内的光场肯定会改变一些,但是只要能形成驻波条件,光还是会继续传播,也就是只要模式能维持,光就能继续传播.
当然,这里面还有很复杂的东西值得讨论,比如如果弯曲比较大,光可能就不能传播了.
再问： 激光学中激光的模式分纵模和横模，这么说光通信中的模式和激光学中的纵模是一个概念？
再答： 不对。 光通信中的模式和激光学中的横模是一个概念。 激光之所以产生，是因为垂直于发射方向有两面镜子，形成共振腔，使光在腔中来回反射，并激发更多的光子。那么能来回反射放大的光的波长，和共振腔的尺寸有关，只有某些波长的光能形成constructive interference。由于这个波长是在轴向，也就是纵向方向来考虑的，所以称为纵模。 激光的横模和光纤一样，是考虑垂直于轴，也就是垂直于发射方向的面上的模式，形成的原因同光纤。 因为光纤在传播方向上，也就是纵向上没有反射形成某些驻波，所以光纤中没有纵模。
再问： 恩 重新看一遍只有有点理解了，之前忽略了“径向”俩字。不过因为全反射不是在一条直线上，所以在径向上应该无法形成真正的驻波吧？ 是不是只要径向分量满足条件即是一个横模呢？
再答： 对，光纤中光场（也即光的电场和磁场）分析，都是用分量来分析的。 既然你懂一点了，那我就说的更准确一些。分析光纤中光场，会分为3个分量： 轴分量，用来确定光在光纤中的传播速度 轴垂直的面上有两个分量： 径分量和圆周分量 这3个分量的理解你可以参考圆柱坐标。 径分量和圆周分量必须分别形成驻波才能传输，否者光的能量会很快在光纤中消散。 径分量的驻波你可以理解为，在径向方向上电场（或磁场）有几个极值（就像弹簧驻波，有几个点振幅总是最大） 圆周分量的驻波可以理解为，固定某个有极值的径长，然后旋转一周有几个极值。 以上两个极值数量的不同，即是不同的模式。
再问： 那么光纤微弯时，径向分量或圆周分量的变化会照成模式的变化吧？ 还有，激光中的横模物理意义就是光斑的形状， 光通信中也是这样么？ 受教了！分数我会追加的，谢谢
再答： 一般微弯时，模式不大会变，特别对于低阶模式，微弯会引起光场发生微小变化，担仍能形成驻波 ，即仍能维持模式，如果不能形成驻波，则这种模式不能传播。有一点要弄清，如果光纤中可能形成多种模式，则这些模式都是同时存在的，不是说某种情况下只有一种模式。如果存在只有一种模式的情况，那么这个模式一定是基模，那么这种光纤也就是单模光纤。我们讨论多模光纤时，都会去找它的截止模式，截止模式以下的模式在传播时都同时存在。 你给出的图中，上面光纤的截面是方形的（当然，这也算不上是光纤了），它存在横向和竖向的驻波。下面的光纤截面是圆形的，第二个图你可以看出圆周方向上有6个极值，第三个图径向方向有2个极值，一般来说模式是上面两个图的混合。 微弯和大弯曲的界定很难，而且弯曲过大之后的光场分析也很麻烦，甚至不可能。一般光纤应用时都会保证弯曲不会超过某个曲率。 再给你补充一点光纤弯曲时，对光传输发生的影响： 光在光纤内芯中全反射传输时，在外芯其实也有电场（或磁场），只不过这个场是衰减的，不可能像电磁波一样传播出去。光纤弯曲时会影响这个场的大小，如果在这个弯曲的光纤附近很近的地方放另一条光纤，则可以产生场的耦合，一条光纤中的信息就传到另一条去了，即使光在前一条光纤中一直都是全反射。这个作用就是通过光纤外的场来作用的，光纤弯曲可以调整这个场的大小。