光纤简介

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具，传输原理是光的全反射。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

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。

1.光纤结构：光纤裸纤一般分为三层：中心是高折射率芯层，中间为低折射率包层，最外是加强用的涂层。

2.光纤数值孔径：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。这个角度的半角正弦称为光纤的数值孔径。

3.光纤的种类：光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法几方面。对于通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成纤；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。

（1）按工作波长分类：紫外光纤、可见光纤、近红外光纤、红外光纤。

（2）按折射率分布分类：阶跃（SI）型光纤、渐变（又称梯度）（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

（3）按传输模式分类：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。

（4）按原材料分类：石英光纤、多组份玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。

（5）按制造方法分类：预制棒有VAD、CVD，PCVD、MCVD、OCVD等；拉丝有棒管法（Rod intube）和坩锅法等。

石英光纤：石英光纤（Silica Fiber）是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英系列光纤，具有损耗低、宽带宽的特点。石英光纤与其它原料的光纤相比，还具有从紫外光到近红外光（190-2500nm)的全光谱透过的特点。

多组份玻璃光纤：多组份玻璃光纤作为复合光纤（Compound Fiber）是在SiO2原料中，适当混合诸如氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O3）、氧化钾（K2O）等氧化物制作的，其特点是比石英玻璃的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。

塑料包层光纤：塑料包层光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶、树脂等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比，具有纤芯粗、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。

塑料光纤：塑料光纤的纤芯和包层都是用塑料（聚合物）作成的。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离的光通信中。原料主要是PMMA、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。

单模光纤：单模光纤是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：Single ModeFiber）。SMF没有多模色散，传输频带较多模光纤更宽。

多模光纤：可以传输多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，其结果是传输带宽变窄。