光具有波粒二象性，既可以将光看成光波，也可以将光看作是由光子组成的粒子流。因而在分析光纤中光的传输特性时相应地也有两种理论，即射线光学(几何光学)理论和波动光学理论。

       射线光学是用光射线代表光能量传输线路来分析问题的方法。这种理论适用于光波长远远小于光波导尺寸的多模光纤，可以得到简单、直观的分析结果。

       波动光学是把光纤中的光作为经典电磁场来处理。从波动方程和电磁场的边界条件出发，可以得到全面、正确的解析或数字结果，给出光纤中的场结构形式(即传输模式)，从而给出光纤中完善的场的描述形式。它的特点是：能够精确地、全面地描述光纤的传输特性，这种理论适合于单模光纤和多模光纤的分析。 

1.采用射线光学分析光纤的特性

(1)多模阶跃折射率光纤的射线光学理论分析

       在多模阶跃光纤的纤芯中，光按直线传输，在纤芯和包层的界面上光发生反射。由于光纤中纤芯的折射率n1小大于包层的折射率n2，所以在芯包界面存在着临界角¢c，如图6所示。图6为阶跃光纤的子午光线.一般将通过光纤轴线的平面称作子午面，把传输中总是位于子午面内的光线称为子午光线。当光线在芯包界面上的入射角ψ大于ψc时，将产生全反射。若ψ小于ψ，入射光一部分反射，一部分通过界面进入包层，经过多次反射后，光很快衰减掉。所以可以形象地说阶跃光纤中的传输模式是靠光射线在纤芯和包层的界面上全反射而使能量集中在芯子之中传输。

图6   阶跃光纤的子午光线

这里首先定义光纤的相对折射率差，这一参数直接影响光纤的性能

光纤通信中所用的光纤的△ 一般小于1% ,所以△可近似表示为