什么是光纤什么是光纤网络

什么是光纤？

光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

光导纤维由前香港中文大学校长高锟发明。

　　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.光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害,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。

中心是光传播的玻璃芯。

在多模光纤中，芯的直径是15μm~50μm， 大致与人的头发的粗细相当。

而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。

芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 以使光纤保持在芯内。

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。

光纤是什么

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

前香港中文大学校长高锟和e 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。

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。

中心是光传播的玻璃芯。

　　在多模光纤中，芯的直径是50μm和62.5μm两种， 大致与人的头发的粗细相当。

而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。

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 1.光是一种电磁波 　　可见光部分波长范围是：390~760nm(纳米)。

大于760nm部分是红外光，小于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（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），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&T CORNING）。

　　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。

但对于有线电视和通信用的光纤，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易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。

光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。

　　（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。

　　（2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

　　（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。

　　（4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、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。

按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。

　　（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。

　　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（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。

　　石英玻璃光导纤维的优点是损耗低,当光波长为1.0～1.7μm（约1.4μm附近），损耗只有1dB/km，在1.55μm处最低，只有0.2dB/km。

　　掺氟光纤 　　掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。

通常，作为1.3μm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化锗（GeO2），包层是用SiO2作成的。

但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。

由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。

所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。

氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。

因而，常用于包层的掺杂。

　　石英光纤与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和图像传导等领域。

　　红外光纤 　　作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2μm。

为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。

红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。

例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。

　　复合光纤 　　复合光纤（Compound Fiber）是在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O3）、氧化钾（K2O）等氧化物制作成多组分玻璃光纤，特点是多组分玻璃比石英玻璃的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。

主要用在医疗业务的光纤内窥镜。

　　氟氯化物光纤 　　氟化物光纤氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。

这种光纤原料又简称 ZBLAN（即将氟化诰（ZrF2）、氟化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝（AlF3）、氟化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。

主要工作在2～10μm波长的光传输业务。

由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3μm波长时可达10-2～10－3dB/km，而石英光纤在1.55μm时却在0.15-0.16dB/Km之间。

目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7μm的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。

最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3μm的掺镨光纤放大器（PDFA）。

　　塑包光纤 　　塑包光纤（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等塑料作为包层的阶跃型光纤。

它与石英光纤相比较，具有纤芯租、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。

所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。

　　塑料光纤 　　这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。

早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。

原料主要是有机玻璃（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。

为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。

由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000μm，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。

近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。

最近，在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。

　　单模光纤 　　单模光纤这是指在工作波长中，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）。

目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。

由于，光纤的纤芯很细（约10μm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参数<2.4时，理论上，只能形成单模传输。

另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。

SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。

凹陷型包层光纤（DePr-essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射率还低。

　　多模光纤 　　多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。

纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。

在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。

自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。

但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。

所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。

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，色激较大。

其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。

　　色散位移光纤 　　单模光纤的工作波长在1.3Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约0.3dB/km。

此时，零色散波长恰好在1.3pm处。

石英光纤中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小（约0.2dB/km）。

由于现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。

于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也构成零色散。

因此，被命名为色散位移光纤（DSF：DispersionShifted Fiber）。

加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。

在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。

其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。

DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。

　　十一 色散平坦光纤 　　色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。

而色散平坦光纤（DFF：Dispersion Flattened Fiber）却是将从1.3Pm到1.55pm的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。

由于DFF要作到1.3pm～1.55pm范围的色散都减少。

就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。

不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。

由于DFF光纤的工艺比较复杂，费用较贵。

今后随着产量的增加，价格也会降低。

　　十二 色散补偿光纤 　　对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构成的。

可是，现在损耗最小的1.55pm，由于EDFA的实用化，如果能在1.3pm零色散的光纤上也能令1.55pm波长工作，将是非常有益的。

因为，在1.3Pm零色散的光纤中，1.55Pm波段的色散约有16ps/km/nm之多。

如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的色散为零。

为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber）。

DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。

DCF也是WDM光线路的重要组成部分。

　　十三 偏振保持光纤 　　在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。

通常，由于光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不干涉，但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。

偏振光的这种变化造成的色散，称之偏振模式色散（PMD）。

对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大，但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如： 　　①相干通信中采用外差检波，要求光波偏振更稳定时； 　　②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时； 　　③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时； 　　④制作利用光干涉的光纤敏感器等， 　　凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），或称其为固定偏振光纤。

　　十四 双折射光纤 　　双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤。

折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。

它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-ning AND Absorption－ reducing fiber）。

它是在纤芯的横向两则，设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。

在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。

致使纤材出现光弹性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。

依此原理达到偏振保持恒定的效果。

　　十五 抗恶环境光纤 　　通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～+60℃之间，设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。

相比之下，对于更低温或更高温以及能在遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（Hard Condition Resistant Fiber）。

一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。

可是随着温度升高，塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。

如果改用抗热性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。

也有在石英玻璃表面涂覆镍（Ni）和铝（Al）等金属的。

这种光纤则称为耐热光纤（Heat Resistant Fiber）。

另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。

这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在0.4～0.7pm波长时损耗增大。

防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。

这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resistant Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。

　　十六 密封涂层光纤 　　为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的扩散所制造的光纤（HCFHermeticallyCoated Fiber）。

目前，通用的是在化学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。

这种 碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。

据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。

当然，它在防止水分侵入，延缓机械强度的疲劳进程中，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。

所以，HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。

　　十七 碳涂层光纤 　　在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon CoatedFiber）。

其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。

CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。

　　十八 金属涂层光纤 　　金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、Al等金属层的光纤。

也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。

它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。

早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。

由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。

近期，由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。

　　十九 掺稀土光纤 　　在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的光纤。

1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大的现象。

于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55pmEDFA就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47pm的激光进行激励，得到1.55pm光信号放大的。

另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。

　　二十 喇曼光纤 　　喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。

由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。

当物质吸收能量时，光的振动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。

反之，从物质得到能量，而振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。

于是振动数的偏差FR，反映了能级，可显示物质中固有的数值。

利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。

为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。

当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。

应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。

另外，感应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。

　　二十一 偏心光纤 　　标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。

但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。

相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。

偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。

其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。

由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。

利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。

偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。

与光时域反射计（OTDR）的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。

　　二十二 发光光纤 　　采用含有荧光物质制造的光纤。

它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。

发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。

在辐射线的检测中也称作闪光光纤（Scintillation Fiber）。

发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。

　　二十三 多芯光纤 　　通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。

但多芯光纤（Multi Core Fiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。

由于纤芯的相互接近程度，可有两种功能。

其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。

这种光纤，由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。

在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。

其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。

利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。

　　二十四 空心光纤 　　将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤（Hollow Fiber）。

空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。

空心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。

利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。

由于，光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能。

二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。

为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。

例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB/m的。

　　二十五 高分子光导纤维 　　按材质分,有无机光导纤维和高分子光导纤维，目前在工业上大量应用的是前者。

无机光导纤维材料又分为单组分和多组分两类。

单组分即石英，主要原料为四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。

其纯度要求铜、铁、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质含量低于10ppb。

除此之外,OH-离子要求低于10ppb。

石英纤维已被广泛使用。

多组分的原料较多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等。

这种材料尚未普及。

高分子光导纤维是以透明聚合物制得的光导纤维，由纤维芯材和包皮鞘材组成。

芯材为高纯度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽丝制得的纤维，外层为含氟聚合物或有机硅聚合物等。

　　高分子光导纤维的光损耗较高，1982年，日本电信电报公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽丝作芯材,光损耗率降低到20dB/km。

但高分子光导纤维的特点是能制大尺寸，大数值孔径的光导纤维，光源耦合效率高，挠曲性好，微弯曲不影响导光能力，配列、粘接容易，便于使用，成本低廉。

但光损耗大，只能短距离应用。

光损耗在10～100dB/km的光导纤维，可传输几百米。

　　二十六 保偏光纤 　　保偏光纤：保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。

在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信躁比，以实现对物理量的高精度测量。

保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统。

由于光纤陀螺及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐，属于高新科技产品，而保偏光纤又是其核心部件，因而保偏光纤一直被西方发达国家列入对我禁运的清单。

　保偏光纤在拉制过程中，由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降，即当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时，部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴，最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降. 这种缺陷就是影响光纤内的双折射效应. 保偏光纤中，双折射效应越强，波长越短，保持传输光偏振态越好。

光纤是什么,有什么用途

光纤」除应用在大量资讯传输之外,一般最常用的则是影像传送,例如工程师 可在安全距离检查核能电厂的辐射区,「光纤」在医学上的应用也很多,例如内 视镜,它是一根柔软可弯曲且内含数条「光纤」的管子.当它滑入病人的嘴,鼻, 消化道及其它心脏等由体外看不到的地方时,医生便能由内视镜看到内部变化, 而减少进行冒险性手术的需要. 光纤的应用范围很广,光纤除了作通讯用 途外,还可以用来制造内窥镜等医疗器材,光纤感应器或光纤装饰,交通,夜视 感测器度量测量和控制工程显微镜学,显微镜学,机器视觉,照明,成像,健康, 电荷耦合元件(CCD)汽车等.所以逐渐替代铜线成为主要的通讯媒介. 光纤应用新技术 70年代后期，光纤技术开始进入商业领域，光纤的一 些固有特性优点(如不受噪声干扰以及较高的传输带宽等) 使它成为了各种应用领域中的理想传输介质。

高传输速率 系统的垂直干线用光纤来实现已经成为了网络设计者们的 首选设计方案。

对这些垂直主干上的光电器件的投资通常 可在带宽和保密性方面得到补偿。

但是，在水平工作区， 光纤的应用长期被忽视。

八十年代初，终端用户开始将光 缆安装到工作站的信息出口，希望在将来会有经济实用的 光纤产品问世，但是大多数用户所安装的水平光缆是在“ 黑暗”模式下工作的，这是因为系统光电器件不能达到要 求的带宽，并且价格太高。

由于没有经济实用的光纤产品，用户对光纤水平区布 线失去了兴趣。

近来，由于布线标准的改变以及光电器件 、光缆、连接器技术的发展和应用带宽的逐步升级，很多 用户开始重新考虑用“光纤到桌面”来替代水平布线系统 中的铜缆方案。

下面我们将对一些与此相关的技术问题和 标准加以讨论。

光纤连接器技术的发展 近几年，光纤连接器、光缆和光电器件等光纤技术得 到了长足的发展。

光纤连接器的物理尺寸和外形（如ST、 SC接口）的改变一直被产品开发者和最终用户们所关注。

由于许多局域网中的应用只要求使用两根光纤（一根用于 发射，另一根用于接收），所以在大多数情况下需要使用 双芯光纤连接器。

双芯光纤连接器的尺寸总是比用于非屏 蔽双绞线（UTP）布线系统的RJ45插座的尺寸要大得多，考 虑到配线架上连接器的密度，非屏蔽双绞线（UTP）布线系 统将更有吸引力。

在工作站信息出口，双芯光纤连接器也 存在着严重的空间问题——在一个单孔美标安装盒上，很 难设计出能支持2个以上双芯光纤连接器的面板和模块。

为了解决这个问题，几个生产商开发出了小尺寸的双 芯光纤连接器，使光纤连接器可以在尺寸上与RJ45连接器 竞争。

这些连接器中有几种在设计上很有创意，且大大减 少了光纤端接所需的时间。

一些厂商还和光电器件生产厂 商结成伙伴关系，来生产相同外形尺寸的耦合器以安排LE D/PIN 对，支持了新型光纤连接器的生产。

然而，当前EI A/TIA TR41.8 建议中规定,在工作站一端仍然把SC 双芯光 纤连接器作为标准光纤连接器，而在电信间一端则可以使 用任何光纤连接器。

不管TR41.8 如何看待这一问题，小尺 寸光纤连接器的开发已使得光纤连接器和UTP 连接器的尺 寸基本相当。

光纤技术的发展 短波长是指850nm，而长波长则是指1300nm 。

表1 给 出了多模光纤两个波段的独立工作窗口。

这些工作窗口是 由光纤的衰减特性决定的。

然而，1996年以后，由于光纤 制造技术的进步，光纤衰减特性得到了改善，使得光纤在 整个 720nm～1370nm的波段内都可以使用。

这对波分复用 （WDM）系统的开发是很重要的。

表2给出了62.5nm和50nm光纤在特定波段的特性比较。

两种纤芯尺寸都可用于局域网。

从表2中可以明显看出，5 0nm光纤的带宽与波长无关，这是50nm光纤的一大优点，然 而，由于其纤芯尺寸与常用的62.5nm光纤有差异，使用50 nm光纤会产生3dB的能量衰减。

如果能量大到在最坏的链路 情况下能容纳这3dB的衰减，那么它所增加的带宽就可以支 持更多的应用了(如千兆位以太网)，并有很大的带宽余量 。

既然62.5nm光纤的信号衰减在820nm至920nm波段内是 最大的，那么为什么它仍工作在这一波段呢？很简单，这 是因为光电器件（LED和PIN）与相应的长波长器件比较价 格很低，只有其价格的30％ 左右，因此使用短波长光电器 件是非常重要的。

光纤器件的发展 发光二极管（LED）和PIN 光电二极管是短波长多模光 纤中最常用的光源和光检测器。

LED 可以支持的数据速率 高达125Mbps。

普通PIN受噪声影响较大，为了减少噪声的 影响，在PIN封装中增加了一个互阻抗放大器，这种光检测 器就是PIN－FET组件。

这种器件的优点是造价较低，但LE D 可支持的传输速率较低，难以将其应用在高速数据传输 的场合中。

激光器（laser）和雪蹦光电二极管（APD）是另一类 用于光纤系统的光源和探测器。

这些器件可支持极高的数 据传输速率。

APD有很高的量子效率，这使其非常适合于“ 弱光”应用。

然而，这两种器件都很复杂，要保持它们稳 定地工作对电子和温度的控制要求都很高。

正是这种复杂 性使得它们的应用费用相当高，因而限制了使用。

“激光原则”的一个例外是工作于短波长波段的垂直 腔表面发射激光(VCSEL)。

它与LED相比的优点是——它是 一种半导体激光，可支持高达2Gbps的传输速率。

而且，它 的驱动电流小，输出光功率可达1mW(0dBm)，光谱宽度小于 0.5nm。

更重要的是它对电路的要求较低，从而大大地简化 了设计要求，同时也降低了器件造价。

VCSEL在封装上也优 于 LED ，它不需要棱镜，几个VCSEL 可以在同一个基片上 组成一个阵列，这使其非常适合于带状光纤和WDM应用。

上 述优点使得VCSEL成为理想的光源。

VCSEL优越的带宽性能 使多模光纤成为千兆以太网应用的理想选择之一。

表3 给 出了LED和VCSEL的比较。

光纤标准 用户和网络设计者们越来越关心电磁干扰/射频干扰（ EMI/RFI）、带宽、链路距离、数据安全性和网络故障等问 题。

能同时满足上述各项指标要求的唯一介质就是光纤。

1995年，TIA/EIA TSB－72 标准的出台和1998年TIA 光纤 局域网小组（FOLS）短波长联盟的形成就是最好的证明。

TSB－72是一种集中式光纤布线系统的标准。

TSB－72 允许光纤布线的距离为300米，使网络设计者可以利用长传 输距离去将网络电子设备（如路由器、集线器和交换机等 ）集中到一个设备间内。

这种结构给用户提供了一个由当 前共享带宽环境过渡到交换环境的途径。

集中式网络结构 增加了网络的灵活性，简化了网络的扩充、移动、变更和 管理，减少了网络的故障时间，最重要的是它显著地减少 了安装费用。

100Mbps快速以太网是增长速度最快的一种局域网应用 。

1995年IEEE802.3u 100BASE－FX 标准定义了光纤介质的 快速以太网标准。

100BASE－FX 标准采用FDDI标准的信号 编码（4B5B编码）方式和物理介质信号部分。

它使用长波 长（1300nm）光电器件，而长波长（1300nm）光电器件的 价格比短波长（850nm）光电器件的价格高许多（前面已介 绍过）。

因此，IEEE 目前正在制定一个新标准——100BA SE－SX。

一些相关的厂商也在1998年1季度成立了短波长联 盟。

它的任务就是制订采用低成本短波长光纤器件的快速 以太网标准。

注意，这是非常重要的。

它的短期目标是： 1.降低成本，即采用普通的光电器件，通过使用已开 发出的短波长光电器件（LED和PIN）达到降低成本的目的 。

2.100BASE－SX标准将与10BASE－FL标准兼容。

3.可采用连接器。

4.易于升级到100Mbps。

介质转换 完整地考虑一个光纤到桌面的解决方案，不仅要有光 纤信息出口（ST、SC、平直或倾斜等）和光纤配线箱（ST 、SC、墙面安装型、机柜安装型、可抽拉式等），还需要 考虑光纤直接到桌面后计算机网卡及集线器等设备的问题 。

因此，在众多的光纤到桌面解决方案中，很多技术人 员会碰到网络设备的造价将会提高很多这样一个很现实的 问题，即我们平常使用的计算机网卡将被换成光纤网卡， 普通集线器的RJ45出口也不能再使用了，而是被纯光纤出 口的集线器所取代。

由于光纤网卡及光出口的集线器价格 非常昂贵，致使整个系统造价上升，所以光纤到桌面现在 在国内还基本上只是纸上谈兵。

一种非常实用的实现光纤到桌面的方法是使用介质转 换器(即光电转换器)。

这种器件使局域网的升级非常简单 ，且可以保护铜缆LAN设备的投资。

什么是光纤网络

光纤网络是光导纤维传送信号的一种通讯手段。

光纤通讯的特点是通讯容量大，比电通讯容量大千万倍，而且传输速度快，保密性能好，抗干扰性很强。

想要连接网络，可以到当地电信营业厅去办理，但是收费的结果要高出普通宽带的几倍。

开通光纤网络时候，不需要再购买什么充值卡，光纤直接与电脑连接，电信部门给你一个固定的IP地址，你就可以直接上网了。