关于光纤，看完了，就懂了
光纤是一种纤细的、柔软的固态玻璃物质，它由纤芯、包层、涂覆层三部分组成，可作为光传导工具。
光纤的纤芯主要采用高纯度的二氧化硅(SiO2)，并掺有少量的掺杂剂，提高纤芯的光折射率n1；包层也是高纯度的二氧化(SiO2)，也掺有一些的掺杂剂，以降低包层的光折射率n2， n1＞n2，发生全反射；涂覆层采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙，增加机械强度和可弯曲性。
光纤传输原理
全反射原理：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。
按照几何光学全反射原理，射线在纤芯和包层的交界面产生全反射，并形成把光闭锁在光纤芯内部向前传播的必要条件，即使经过弯曲的路由光线也不射出光纤之外。 光纤技术的起源与发展
1966年，美籍华人高锟和霍克哈姆发表论文，光纤的概念由此产生。1970年，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤，光纤通信时代由此开始。
1977年美国在芝加哥首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。当时8.5微米波段的多模光波为第一代光纤通信系统。随即在1981年、1984年以及19世纪80年代中后期，光纤通信系统迅速发展到第四代。第五代光纤通信系统达到了应用的标准，实现了光波的长距离传输。
光纤通信的发展阶段
第一阶段：1966-1976年，是从基础研究到商业应用的开发时期。在这一阶段，实现了短波长0.85μm低速率45或34Mb/s多模光纤通信系统，无中继传输距离约10km。
第二阶段：1976-1986年，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长0.85μm发展到长波长1.31μm和1.55μm，实现了工作波长为1.31μm、传输速率为140565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为10050km。
光纤的分类
光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模。多模光纤的纤芯直径为50或62.5μm，包层外径125μm，表示为50/125μm或62.5/125μm。单模光纤的纤芯直径为8.3μm，包层外径125μm，表示为8.3/125μm。故有62.5/125μm、50/125μm、9/125μm等不同种类。
光纤的工作波长有短波850nm、长波1310nm和1550nm。光纤损耗一般是随波长增加而减小，850nm的损耗一般为2.5dB/km,1.31μm的损耗一般为0.35dB/km，1.55μm的损耗一般为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长1.65μm以上的损耗趋向加大。由于OHˉ(水峰)的吸收作用，900~1300nm和1340nm~1520nm范围内都有损耗高峰，这两个范围未能充分利用。
1、单模光纤
单模光纤(SingleModeFiber)：单模光纤只有单一的传播路径，一般用于长距离传输，中心纤芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来发现在1310nm波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1310nm正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1310nm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1310nm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。 900~1300nm和1340nm~1520nm范围内都有损耗高峰，该现象称为水峰。目前美国康普公司提供的TeraSPEEDTM零水峰单模光缆，正解决了此问题，TeraSPEED系统通过消除了1400nm水峰的影响因素,从而为用户提供了更广泛的传输带宽,用户可以自由使用从1260nm到1620nm的所有波段,因此传输通道从以前的240增加到400，性能比传统单模光纤多50%的可用带宽，为将来升级为100G带宽的CWDM粗波分复用技术打下了坚实的基础，TeraSPEED解决方案为园区/城市级理想的主干光纤系统。
说明：重点放在了二三四章以及第五章前面部分，别的则比较缩略.
第一章
1。光纤通信优点
宽带宽，低损耗，保密性好,易铺设
2。光纤
介质圆柱光波导,充分约束光波的横向传输(横向没有辐射泄漏)，纵向实现长距离传输.
基本结构：纤芯、包层、套塑层
光波导：约束光波传输的媒介
导波光：受到约束的光波
光波导三要素：
“芯 / 包"结构
凸形折射率分布，n1〉n2
低传输损耗
3。光纤分类
通信用 和非通信用
4。 单模光纤：只允许一个模式传输的光纤；
多模光纤：光纤中允许两个或更多的模式传播。
5。 如何改善光纤的传输特性：减少OH— ，降低损耗；改变芯经和结构参数，色散位移；改变折射率分布,降低非线性
6。光纤制备工艺
预制棒：MCVD OVD VAD PCVD
之后为光纤拉丝，套塑，成缆工艺.
第二章
1.理论根基
2.
2. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点：
①无传导电流；
②无自由电荷；
③线性各向同性
3. 边界条件：在两种介质交界面上电磁场矢量的E(x，y）和H（x，y）切向分量要连续,D与B的法向分量连续：
4.由程函方程推得射线方程，再推得光线总是向折射率高的区域弯曲.
5。 光纤波导光波传输特征:
在纵向（轴向）以“行波"形式存在，横向以“驻波”形式存在.场分布沿轴向只有相位变化,没有幅度变化.
6.模式
求解波导场方程可得本征解及相应的本征值。通常将本征解定义为“模式"。 每一个模式对应于沿光波导轴向传播的一种电磁波；每一个模式对应于某一本征值并满足全部边界条件；
模式具有确定的相速群速和横场分布。模式是波导结构的固有电磁共振属性的表征。给定的波导中能够存在的模式及其性质是已确定了的，外界激励源只能激励起光波导中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。(χ和β及边界条件均由光纤本身决定，与外界激励源无关）
横模
光波在传输过程中，在光束横截面上将形成具有各种不同形式的稳定分布，这种具有稳定光强分布的电磁波，称为横模。横模(表现在光斑形状)的分布是和光波传输区域的横向（xy面）结构相关的；
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。
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。
光纤结构
1、光纤（Optical Fiber）的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外由纤芯、包层和涂敷层三部分组成。
纤芯
作用——传导光波
成分——高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如P2O5）
掺杂目的是提高纤芯对光的折射率
包层
作用——为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。将光波限制在纤芯中传播
成分——高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如B2O3）
掺杂目的是使折射率略低于纤芯折射率
设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
涂覆层
作用——保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。同时增加光纤柔韧性。 一次涂覆层：丙烯酸酯，有机硅或硅橡胶材料
缓冲层：一般为性能良好的填充油膏
二次涂覆层：聚丙烯或尼龙等高聚物
光纤分类
（1）按照制造光纤所用的材料分类有：
石英系光纤；
多组分玻璃光纤；
塑料包层石英芯光纤；
全塑料光纤。
2） 按折射率分布情况分类：光纤主要有三种基本类型：
（多模阶跃折射率光纤）——纤芯折射率为 n1 保持不变，到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=50~80μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。
渐变型多模光纤（多模渐变射率光纤）——在纤芯中心折射率最大为n1 ，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a为50μm，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。
