光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，由内而外依次为：纤芯，包层和涂敷层的三层结构，纤芯用于传播光，包层反射光，涂敷层起保护作用，如下图显示：

光之所以只能够在光纤的纤芯内传播，是因为全反射，纤芯的折射率要比包层的折射率大。而且，纤芯的大小一般从几个um～100um左右，单模光纤的纤芯不到10um。

可想而知，每次调节光纤耦合是有多困难了。

光纤的主要成分是高纯度的二氧化硅，如果在石英中掺入折射率高于石英的掺杂剂，就可以制作光纤的纤芯。同样，如果在石英中掺入折射率低于石英的掺杂剂，就可以作为包层材料。

按照折射率分布，可以分为3类：突变型多模光纤，渐变型多模光纤和单模光纤。

纤芯折射率为 n1保持不变，到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=50~80μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。 

在纤芯中心折射率最大为n1，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a为50μm，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。

折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有8~10μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式（只传输主模），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。

光纤的数值孔径（NA）是很重要的参数，在做一些参数计算时候，会用得到，例如计算光从光纤出来的发散角，或者想把从光纤出来的光做扩束，扩束倍数该怎么计算等等，尤其是扩束问题（或者准直问题）。我们先讲清楚什么是光纤的数值孔径，在我们的“数值孔径”文章中有比较详细描述数值孔径的概念。

光纤入射光的入射角θi有一个最大值θmax。θmax称为入射临界角，为什么还会有一个最大的入射临界角θmax？

定义入射临界角的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。即光纤的数值孔径为： NA= n0sin(θmax)

经过一些计算，得到光纤的数值孔径至于纤芯和包层的折射率有关：

例如，Thorlabs的熊猫型保偏单模光纤P1-780PM-FC的数值孔径为NA=0.12，多模光纤的数值孔径就比较大，例如直径55um的多模光纤，它的数值孔径NA=0.22。