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1、光纤光纤微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装 置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另 一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中， 由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多， 光纤被用作长 距离的信息传递。 通常光纤与光缆两个名词会被混淆。 多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆， 包覆后的 缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、 电击等。光缆分为：光纤，缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。 中 心是光传播
2、的玻璃芯。 在多模光纤中，芯的直径是 50m 和 62.5m 两种， 大致与人的头发的粗细相当。而单模 光纤芯的直径为 8m10m。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 以使光线保 持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳 保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂， 因此需要外加一保护层。 编辑本段发展历史发明 1870 年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个 简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一 惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔
3、里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被 弯弯曲曲的水俘获了。 人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒 光纤 前进。 这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？这些现象引起了丁达尔的注意， 经过他的研 究，发现这是全反射的作用，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消 失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。 后来人们造出一种透明度很高、 粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝玻璃纤维， 当光线以合适的 角度射入玻璃纤维时， 光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。 由于这种纤维能够用来传输光线， 所以称它为光导纤维。 大事记 1880-A
4、lexandraGrahamBell 发明光束通话传输 光纤 1960-电射及光纤之发明 1960-玻璃纤维的传输损耗大于 1000dB/km，其他材料包括光圈波导、气体透镜波导、空心 金属波导管等1966-七月，英藉、华裔学者高锟博士（K.C.Kao）在 PIEE 杂志上发表论文光频率的介质 纤维表面波导 ，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言 了制造通信用的超低耗光纤的可能性 1970-美国康宁公司三名科研人员马瑞尔、 卡普隆、 凯克用改进型化学相沉积法 （MCVD 法） 成功研制成传输损耗只有 20dB/km 的低损耗石英光纤。 1970-美国贝尔实验室研制出
5、世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器 1972-传输损耗降低至 4dB/km 1973-我国邮电部武汉邮电学院开始研究光纤通信 1974-美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作法CVD 法（汽相沉积法） ，使光纤传输损 耗降低到 1.1dB/km。 1976-美国在亚特兰大的贝尔实验室地下管道开通了世界上第一条光纤通信系统的试验线 路。采用一条拥有 144 个光纤的光缆以 44.736Mbps 的速率传输信号，中继距离为 10 km。 采用的是多模光纤，光源用的是发光管 LED，波长是 0.85 微米的红外光。 1976-传输损耗降低至 0.5dB/km 1977-贝尔研究所和日本
6、电报电话公司几乎同时研制成功寿命达 100 万小时 （实用中 10 年左 右）的半导体激光器 1977-世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为 45Mb/s 1977-首次实际安装电话光纤网路 1978-FORT 在法国首次安装其生产之光纤电 1979-赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为“中国光纤之父” 1979-传输损耗降低至 0.2dB/km 1980-多模光纤通信系统商用化（140Mb/s） ，并着手单模光纤通信系统的现场试验工作 1982-我国邮电部重点科研工程“.八二工程”在武汉开通 1990-单模光纤通信系统进入商用化阶段（565Mb/s） ，并着手进
7、行零色散移位光纤和波分复 用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDH）的技术标准 1990-传输损耗降低至 0.14dB/km，已经接近石英光纤的理论衰耗极限值 0.1dB/km 1990-区域网络及其他短距离传输应用之光纤 1992-贝尔实验室与日本合作伙伴成功地试验了可以无错误传输 9000 公里的光放大器， 其最 初速率为 5Gbps，随后增加到 10Gbps 1993-SDH 产品开始商用化（622Mb/s 以下） 1995-2.5Gb/s 的 SDH 产品进入商用化阶段 1996-10Gb/s 的 SDH 产品进入商用化阶段 1997-采用波分复用技术（WDM）的 20
8、Gb/s 和 40Gb/s 的 SDH 产品试验取得重大突破 1999-中国生产的 82.5Gb/sWDM 系统首次在青岛至大连开通，沈阳至大连的 32 2.5Gb/sWDM 光纤通信系统开通 2000-到屋边光纤=到桌边光纤 2005-3.2Tbps 超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通 2005 FTTH(FiberToThe Home)光纤直接到家庭 2012 年，中国的光纤产能已达到 1 亿 2 千万芯公里，预计到 2013 年将达到 1 亿 8 千万芯公 里。原理种类光及其特性： 1.光是一种电磁波 可见光部分波长范围是：390760nm(纳米)。大于 760nm 部分是红外光，小
9、于 390nm 部分是紫外光。光纤中应用的是：850nm，1310nm，1550nm 三种。 2.光的折射，反射和全反射。 因光在不同物质中的传播速度是不同的， 所以光从一种物质射向另一种物质时， 在两种物质 的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射 光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反 射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率） ，相 同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 1.光纤结构： 光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般
10、为 50 或 62.5m） ，中间为低折射 率硅玻璃包层（直径一般为 125m） ，最外是加强用的树脂涂层。 光纤 2.数值孔径： 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。 这 个角度就称为光纤的数值孔径。 光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。 不同厂家生 产的光纤的数值孔径不同（AT （2）开发温度适应性保偏光纤 ，以适应航空航天等领域环境的要求; （3）开发出各种掺稀土保偏光纤 ，满足光放大器等器件应用的需求; （4）开发氟化物保偏光纤 ，促进纤维光学干涉技术在红外天文学技术领域的发展; （5）低衰减保偏光纤 :随着单模光纤技术的不断完善 ，损耗
11、、 材料色散和波导 色散已经 不再是影响光纤通信的主要因素 ，单模光纤的偏振模色散( PMD) 逐渐成为限制光纤通信 质量的最严重的瓶颈 ，在 10 Gbit / s 及以上的高 速光纤通信系统中表现尤为突出。 （6）利用克尔效应和法拉第旋光效应制造偏振光器件。 另外根据光纤头不一样还有：C-Lens. G-Lens.格林透镜 4.常用光纤规格： 单模：8/125m，9/125m，10/125m 多模：50/125m，欧洲标准 62.5/125m，美国标准 工业，医疗和低速网络：100/140m，200/230m 塑料：98/1000m，用于汽车控制传输优点直到 1960 年，美国科学家 Ma
12、iman 发明了世界上第一台激光器后，为光通讯提供 了良好的光源。随后二十多年，人们对光传输介质进行了攻关，终于制成了低损耗光纤， 从 而奠定了光通讯的基石。从此，光通讯进入了飞速发展的阶段。 光纤传输有许多突出的优点： 频带宽 频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。在 VHF 频段，载波频率为 485MHz300Mhz。带宽约 250MHz，只能传输 27 套电视和几十 套调频广播。可见光的频率达 100000GHz，比 VHF 频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达 30000GH
13、z。目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫，好 的单模光纤可达 10GHz 以上)，采用先进的相干光通信可以在 30000GHz 范围内安排 2000 个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。 损耗低 在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输 800MHz 信号时，每公里的损耗都在 40dB 以 上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输 1.31um 的光，每公里损耗在 035dB 以 下若传输 1.55um 的光，每公里损耗更小，可达 02dB 以下。这就比同轴电缆的功率损耗 要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全
14、部 有线电视频道内具有相同的损耗， 不需要像电缆干线那样必须引入均衡器进行均衡； 二是其 损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。 重量轻 因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为 4um10um，外径也只有 125um，加上防水层、 加强筋、护套等，用 448 根光纤组成的光缆直径还不到 13mm，比标准同轴电缆的直径 47mm 要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十 分方便。 抗干扰能力强 因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不 受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能
15、力。也正因为如此， 在 光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。 保真度高 因为光纤传输一般不需要中继放大， 不会因为放大引人新的非线性失真。 只要激光器的线性 好，就可高保真地传输电视信号。实际测试表明，好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比 C/CTB 在 70dB 以上，交调指标 cM 也在 60dB 以上，远高于一般电缆干线系统的非线性失 真指标。 工作性能可靠 我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越 大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也 就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达 50 万7
16、5 万小时，其中寿命最短的 是光发射机中的激光器，最低寿命也在 10 万小时以上。故一个设计良好、正确安装调试的 光纤系统的工作性能是非常可靠的。 成本不断下降 目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（Optical Law） 。该定律指出，光纤传输信 息的带宽，每 6 个月增加 1 倍，而价格降低 1 倍。光通信技术的发展，为 Internet 宽带技术 的发展奠定了非常好的基础。 这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障 碍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而 电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全 省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。 编辑本段结构原理光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。 内层为光内芯， 直径在几微米 至几十微米，外层的直径 0.10.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大 1%。根据光的 折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透 不过界面，全部反射
