摘要：光纖是光導纖維的簡稱，是一種導引光波的新型傳輸介質。人們利用光纖作為光的傳輸介質的研究工作經歷了一段艱辛的道路。目前，光纖在通訊、傳感、激光治療、激光加工等許多方面都獲得了廣泛應用，但其最主要的應用領域是光纖通訊和光纖傳感。通過本次專題實驗，了解到了光纖的結構和一般性質，學習到光纖的耦合，傳輸及傳感特性及其在通訊和傳感領域中的應用。
 
關鍵字： 光纖，光纖特性，光信號傳輸，光纖傳感，光纖通信，激光的應用
 
一 光纖的簡介
   是光導纖維的簡寫，是一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于斷裂。通常，光纖的一端的發射裝置使用發光二極管或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。
　 在日常生活中，由于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,包覆后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，芯的直徑大致與人的頭發的粗細相當。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套， 以使光纖保持在芯內。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保護封套。光纖通常被扎成束，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,因此需要外加一保護層。
 
二 光纖的傳輸
1 光纖傳輸材料 ：
   綜合布線系統中使用的光纖為玻璃多模850nm波長的LED，傳輸率為100M/bps，有效范圍約20Km.其纖芯和包層由兩種光學性能不同的介質構成。內部的介質對光的折射率比環繞它的介質的折射率高。由物理學可知，在兩種介質的界面上，當光從折射率高的一側射入折射率高的一側時，只要入射角度大于一個臨界值，就會發生反射現象，能量將不受損失。這時包在外圍的覆蓋層就象不透明的物質一樣，防止了光線在穿插過程中從表面逸出。只有那些初始入射角偏小的光線才有折射發生，并且在很短距離內就被外層物質吸收干凈。
　 目前生產的光纖，無論是玻璃介質還是塑料介質，都可傳輸全部可見光和部分紅外光譜。用光纖做的光纜有多種結構形式。短距離用的光纜主要有兩種，一種層結構光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲，外束有若干根光纖，外面在加一層塑料護套；另一種是高密度光纜，它有多層絲帶疊合而成，每一層絲帶上平行敷設了一排光纖。
　 用光纖做的光纜有多種結構形式。短距離用的光纜主要有兩種，一種層結構光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲，外束有若干根光纖，外面在加一層塑料護套；另一種是高密度光纜，它有多層絲帶疊合而成，每一層絲帶上平行敷設了一排光纖。
2、光纖傳輸過程：
   由發光二極管LED或注入型激光二極管ILD發出光信號沿光媒體傳播，在另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號。對光載波的調制為移幅鍵控法，又稱亮度調制。典型的做法是在給定的頻率下，以光的出現和消失來表示兩個二進制數字。發光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號都可以用這種方法調制，PIN和ILD檢波器直接響應亮度調制。
   功率放大──將光放大器置于光發送端之前，以提高入纖的光功率。使整個線路系統的光功率得到提高。在線中繼放大──建筑群較大或樓間距離較遠時，可起中繼放大作用，提高光功率。前置放大──在接收端的光電檢測器之后將微信號進行放大，以提高接收能力
光纜傳輸的實現與發展形成了它的幾個優點。相對于銅線每秒1.54MHZ的速率光纖網絡的運行速率達到了每秒2.5GB。從帶寬看，很大的優勢是：光纖具有較大的信息容量。光纖電纜對諸如無線電、電機或其他相鄰電纜的電磁噪聲具有較大的阻抗，使其免于受電噪聲的干擾。從長遠維護角度來看，光纜最終的維護成本會非常低。光纖使用光脈沖沿光線路傳輸信息，以替代使用電脈沖沿電纜傳輸信息。在系統的一端是發射機，是信息到光纖線路的起始點。發射機接收到的已編碼電子脈沖信息來自于銅線電纜，然后將信息處理并轉換成等效的編碼光脈沖。使用發光二極管或注入式激光器產生光脈沖，同時采用透鏡，將光脈沖集中到光纖介質，使光脈沖沿線路在光纖介質中傳輸。由內部全反射原理可知，光脈沖很容易眼光纖線路運動，光纖內部全反射原理說明了當入射角超過臨界值時，光就不能從玻璃中溢出；相反，光纖會反射回玻璃內。應用這一原理制作光纖的多芯電纜，使得與光脈沖形式沿光線路傳輸信息成為可能。光纖傳輸具有衰減小、頻帶寬、抗干擾性強、安全性能高、體積小、重量輕等優點，所以在長距離傳輸和特殊環境等方面具有無法比擬的優勢。傳輸介質是決定傳輸損耗的重要因素，決定了傳輸信號所需中繼的距離，光纖作為光信號的傳輸介質具有低損耗的特點，光纖的頻帶可達到1．0GHz以上，一般圖像的帶寬只有8MHz，一個通道的圖象用一芯光纖傳輸綽綽有余，在傳輸語音、控制信號或接點信號方面更為優勢t光纖傳輸中的載波是光波，光波是頻率極高的電磁波，遠遠比電波通訊中所使用的頻率高，所以不受干擾。且光纖采用的玻璃材質，不導電，不會因斷路、雷擊等原因產生火花，因此安全性強，在易燃，易爆等場合特別適用。