關於光纖~~~~~~~
定義:是光導纖維的簡寫，是壹種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。光導纖維由前香港中文大學校長高錕發明。
微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至於斷裂。通常，光纖的壹端的發射裝置使用發光二極管（light emitting diode,LED）或壹束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另壹端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。
在日常生活中，由於光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞。
通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆.多數光纖在使用前必須由幾層保護結構包覆,包覆後的纜線即被稱為光纜.光纖外層的保護結構可防止周遭環境對光纖的傷害,如水,火,電擊等.光纜分為:光纖,緩沖層及披覆.光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中，芯的直徑是15μm~50μm， 大致與人的頭發的粗細相當。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。芯外面包圍著壹層折射率比芯低的玻璃封套， 以使光纖保持在芯內。再外面的是壹層薄的塑料外套，用來保護封套。光纖通常被紮成束，外面有外殼保護。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質地脆,易斷裂,因此需要外加壹保護層。
光導纖維的發明和使用:
1870年的壹天，英國物理學家丁達爾到皇家學會的演講廳講光的全反射原理，他做了壹個簡單的實驗：在裝滿水的木桶上鉆個孔，然後用燈從桶上邊把水照亮。結果使觀眾們大吃壹驚。人們看到，放光的水從水桶的小孔裏流了出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。
人們曾經發現，光能沿著從酒桶中噴出的細酒流傳輸；人們還發現，光能順著彎曲的玻璃棒前進。這是為什麽呢？難道光線不再直進了嗎？這些現象引起了丁達爾的註意，經過他的研究，發現這是全反射的作用，即光從水中射向空氣，當入射角大於某壹角度時，折射光線消失，全部光線都反射回水中。表面上看，光好像在水流中彎曲前進。實際上，在彎曲的水流裏，光仍沿直線傳播，只不過在內表面上發生了多次全反射，光線經過多次全反射向前傳播。
後來人們造出壹種透明度很高、粗細像蜘蛛絲壹樣的玻璃絲——玻璃纖維，當光線以合適的角度射入玻璃纖維時，光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進。由於這種纖維能夠用來傳輸光線，所以稱它為光導纖維。
光導纖維可以用在通信技術裏。1979年9月，壹條3．3公裏的120路光纜通信系統在北京建成，幾年後上海、天津、武漢等地也相繼鋪設了光纜線路，利用光導纖維進行通信。
利用光導纖維進行的通信叫光纖通信。壹對金屬電話線至多只能同時傳送壹千多路電話，而根據理論計算，壹對細如蛛絲的光導纖維可以同時通壹百億路電話！鋪設1000公裏的同軸電纜大約需要500噸銅，改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，幾乎是取之不盡的。
另外，利用光導纖維制成的內窺鏡，可以幫助醫生檢查胃、食道、十二指腸等的疾病。光導纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管，它有輸送光線、傳導圖像的本領，又有柔軟、靈活，可以任意彎曲等優點，可以通過食道插入胃裏。光導纖維把胃裏的圖像傳出來，醫生就可以窺見胃裏的情形，然後根據情況進行診斷和治療。
光纖系統的運用
多股光導纖維做成的光纜可用於通信，它的傳導性能良好，傳輸信息容量大，壹條通路可同時容納十億人通話。可以同時傳送千套電視節目，供自由選看。光導纖維內窺鏡可導入心臟和腦室，測量心臟中的血壓、血液中氧的飽和度、體溫等。用光導纖維連接的激光手術刀已在臨床應用，並可用作光敏法治癌。
光導纖維可以把陽光送到各個角落，還可以進行機械加工。計算機、機器人、汽車配電盤等也已成功地用光導纖維傳輸光源或圖像。如與敏感元件組合或利用本身的特性,則可以做成各種傳感器,測量壓力、流量、溫度、位移、光澤和顏色等。在能量傳輸和信息傳輸方面也獲得廣泛的應用。
高分子光導纖維開發之初，僅用於汽車照明燈的控制和裝飾。現在主要用於醫學、裝飾、汽車、船舶等方面，以顯示元件為主。在通信和圖像傳輸方面，高分子光導纖維的應用日益增多，工業上用於光導向器、顯示盤、標識、開關類照明調節、光學傳感器等，同時也用在裝飾顯示、廣告顯示。
光纖的歷史
1880-AlexandraGrahamBell發明光束通話傳輸
1960-電射及光纖之發明
1977-首次實際安裝電話光纖網路
1978-FORT在法國首次安裝其生產之光纖電
1990-區域網路及其他短距離傳輸應用之光纖
2000-到屋邊光纖=>到桌邊光纖
2005 FTTH(Fiber To The Home)光纖直接到家庭
光纖傳輸優點
直到1960年，美國科學家Maiman發明了世界上第壹臺激光器後，為光通訊提供了良好的光源。隨後二十多年，人們對光傳輸介質進行了攻關，終於制成了低損耗光纖，從而奠定了光通訊的基石。從此，光通訊進入了飛速發展的階段。
光纖傳輸有許多突出的優點：
1。頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。在VHF頻段，載波頻率為48．5MHz～300Mhz。帶寬約250MHz，只能傳輸27套電視和幾十套調頻廣播。可見光的頻率達100000GHz，比VHF頻段高出壹百多萬倍。盡管由於光纖對不同頻率的光有不同的損耗，使頻帶寬度受到影響，但在最低損耗區的頻帶寬度也可達30000GHz。目前單個光源的帶寬只占了其中很小的壹部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫，好的單模光纖可達10GHz以上)，采用先進的相幹光通信可以在30000GHz範圍內安排2000個光載波，進行波分復用，可以容納上百萬個頻道。
2．損耗低
在同軸電纜組成的系統中，最好的電纜在傳輸800MHz信號時，每公裏的損耗都在40dB以上。相比之下，光導纖維的損耗則要小得多，傳輸1、31um的光，每公裏損耗在0．35dB以下若傳輸1．55um的光，每公裏損耗更小，可達0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小壹億倍，使其能傳輸的距離要遠得多。此外，光纖傳輸損耗還有兩個特點，壹是在全部有線電視頻道內具有相同的損耗，不需要像電纜幹線那樣必須引人均衡器進行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔心因環境溫度變化而造成幹線電平的波動。
3．重量輕
因為光纖非常細，單模光纖芯線直徑壹般為4um～10um，外徑也只有125um，加上防水層、加強筋、護套等，用4～48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm，比標準同軸電纜的直徑47mm要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點，安裝十分方便。
4．抗幹擾能力強
因為光纖的基本成分是石英，只傳光，不導電，不受電磁場的作用，在其中傳輸的光信號不受電磁場的影響，故光纖傳輸對電磁幹擾、工業幹擾有很強的抵禦能力。也正因為如此，在光纖中傳輸的信號不易被竊聽，因而利於保密。
5．保真度高
因為光纖傳輸壹般不需要中繼放大，不會因為放大引人新的非線性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號。實際測試表明，好的調幅光纖系統的載波組合三次差拍比C／CTB在70dB以上，交調指標cM也在60dB以上，遠高於壹般電纜幹線系統的非線性失真指標。
6．工作性能可靠
我們知道，壹個系統的可靠性與組成該系統的設備數量有關。設備越多，發生故障的機會越大。因為光纖系統包含的設備數量少(不像電纜系統那樣需要幾十個放大器)，可靠性自然也就高，加上光纖設備的壽命都很長，無故障工作時間達50萬～75萬小時，其中壽命最短的是光發射機中的激光器，最低壽命也在10萬小時以上。故壹個設計良好、正確安裝調試的光纖系統的工作性能是非常可靠的。
7．成本不斷下降
目前，有人提出了新摩爾定律，也叫做光學定律（Optical Law）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每6個月增加1倍，而價格降低1倍。光通信技術的發展，為Internet寬帶技術的發展奠定了非常好的基礎。這就為大型有線電視系統采用光纖傳輸方式掃清了最後壹個障礙。由於制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術的進步，成本還會進壹步降低；而電纜所需的銅原料有限，價格會越來越高。顯然，今後光纖傳輸將占絕對優勢，成為建立全省、以至全國有線電視網的最主要傳輸手段。
結構原理 光導纖維是由兩層折射率不同的玻璃組成。內層為光內芯，直徑在幾微米至幾十微米，外層的直徑0.1～0.2mm。壹般內芯玻璃的折射率比外層玻璃大1％。根據光的折射和全反射原理,當光線射到內芯和外層界面的角度大於產生全反射的臨界角時，光線透不過界面，全部反射。這時光線在界面經過無數次的全反射，以鋸齒狀路線在內芯向前傳播，最後傳至纖維的另壹端。這種光導纖維屬皮芯型結構。若內芯玻璃折射率是均勻的，在界面突然變化降低至外層玻璃的折射率，稱為階躍型結構。如內芯玻璃斷面折射率從中心向外變化到低折射率的外層玻璃，稱為梯度型結構。外層玻璃具有光絕緣性和防止內芯玻璃受汙染。另壹類光導纖維稱自聚焦型結構，它好似由許多微雙凸透鏡組合而成，迫使入射光線逐漸自動地向中心方向會聚，這類纖維中心的折射率最高，向四周連續均勻地減少，至邊緣為最低。
光纖通信:
光纖通信技術（optical fiber communications）從光通信中脫穎而出,已成為現代通信的主要支柱之壹,在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為壹門新興技術,其近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的,也是世界新技術革命的重要標誌和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。
光纖即為光導纖維的簡稱。光纖通信是以光波作為信息載體,以光纖作為傳輸媒介的壹種通信方式。從原理上看,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外,在應用中,光纖常按用途進行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用於完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振蕩等功能的光纖,並常以某種功能器件的形式出現。光纖通信之所以發展迅猛,主要緣於它具有以下特點:
(1)通信容量大、傳輸距離遠;壹根光纖的潛在帶寬可達20THz。采用這樣的帶寬，只需壹秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。目前400Gbit/s系統已經投入商業使用。光纖的損耗極低，在光波長為1.55μm附近，石英光纖損耗可低於0.2dB/km，這比目前任何傳輸媒質的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾十、甚至上百公裏。
(2)信號串擾小、保密性能好;
(3)抗電磁幹擾、傳輸質量佳,電通信不能解決各種電磁幹擾問題，唯有光纖通信不受各種電磁幹擾。
(4)光纖尺寸小、重量輕,便於敷設和運輸;
(5)材料來源豐富,環境保護好，有利於節約有色金屬銅。
(6)無輻射,難於竊聽,因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。
(7)光纜適應性強,壽命長。
(8)質地脆，機械強度差。
(9)光纖的切斷和接續需要壹定的工具、設備和技術。
(10)分路、耦合不靈活。
(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過小（>20cm）
(12)有供電困難問題。
利用光波在光導纖維中傳輸信息的通信方式．由於激光具有高方向性、高相幹性、高單色性等顯著優點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．
光纖通信的原理是：在發送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號，然後調制到激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度(頻率)變化而變化，並通過光纖發送出去；在接收端，檢測器收到光信號後把它變換成電信號，經解調後恢復原信息．
光纖通信是現代通信網的主要傳輸手段，它的發展歷史只有壹二十年，已經歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖．采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路，而致力於發展光纖通信．中國光纖通信已進入實用階段．