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當光線遇到核心-包覆邊界時,假若入射角大於臨界角,則光線會被完全反射。臨界角的角度是由核心折射率與包覆折射率共同決定。假若入射角小於臨界角,則光線會折射入包覆,無法繼續傳導於核心。臨界角又決定了光纖的受光角,通常以數值孔徑來表示其大小。較高的數值孔徑會允許光線,以較近軸心和較寬鬆的角度,傳導於核心,造成光線和光纖更有效率的耦合。但是,由於不同角度的光線會有不同的光程,通過光纖所需的時間也會不同,所以,較高的數值孔徑也會增加色散。有些時候,較低的數值孔徑會是更適當的選擇。漸變光纖的核心的折射率,從軸心到包覆,逐漸地減低。這會使朝著包覆傳導的光線,平滑緩慢地改變方向,而不是急劇地從核心-包覆邊界反射過去。這樣,大角度光線會花更多的時間,傳導於低折射率區域,而不是高折射率區域。因此,橡膠所形成的曲線路徑,會減低多重路徑色散。工程師可以精心設計漸變光纖的折射率分布,使得各種光線在光纖內的軸傳導速度差值,能夠極小化。這理想折射率分布應該會非常接近於拋物線分布。單模光纖單模光纖內部結構:1.核心:直徑8 µm2.包覆:直徑125 µm3.緩衝層:直徑250 µm4.外套:直徑400 µm主條目:單模光纖核心直徑小於傳播光波波長約十倍的光纖,不能用幾何光學理論來分析其物理性質。替而代之,必須改用麥克斯韋方程組來分析,導出相關的電磁波方程式。視為光學波導,光纖可以傳播多於一個橫模的光波。