光纤调研报告（共11篇）光纤调研报告（共11篇）第1篇：光纤光纤是光导纤维（OF：OpticalFiber）的简称。

但光通信系统中常常将OpticalFibe（光纤）又简化为Fiber，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GeorgeA.Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得年诺贝尔物理学奖。

光纤简介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（lightemittingdiode,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15m50m，大致与人的头发的粗细相当。

而单模光纤芯的直径为8m10m。

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。

光导纤维的发明和使用1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。

结果使观众们大吃一惊。

人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。

人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒前进。

这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是全反射的作用，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。

表面上看，光好像在水流中弯曲前进。

实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生了多次全反射，光线经过多次全反射向前传播。

后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。

由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。

光导纤维可以用在通信技术里。

1979年9月，一条33公里的120路光缆通信系统在__建成，几年后上海、天津、xx等地也相继铺设了光缆线路，利用光导纤维进行通信。

利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。

一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话！铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。

沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的。

另外，利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病。

光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，它有输送光线、传导图像的本领，又有柔软、灵活，可以任意弯曲等优点，可以通过食道插入胃里。

光导纤维把胃里的图像传出来，医生就可以窥见胃里的情形，然后根据情况进行诊断和治疗。

就在刚刚公布的年度诺贝尔物理学奖获得者中，有"光纤之父"的华裔科学家高锟，凭借在光纤领域的卓著研究而获得此殊荣光纤传输优点直到1960年，美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器后，为光通讯提供了良好的光源。

随后二十多年，人们对光传输介质进行了攻关，终于制成了低损耗光纤，从而奠定了光通讯的基石。

从此，光通讯进入了飞速发展的阶段。

光纤传输有许多突出的优点：1频带宽频带的宽窄代表传输容量的大小。

载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。

在VHF频段，载波频率为485MHz300Mhz。

带宽约250MHz，只能传输27套电视和几十套调频广播。

可见光的频率达100000GHz，比VHF频段高出一百多万倍。

尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。

目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫，好的单模光纤可达10GHz以上)，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排__个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。

2损耗低在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。

相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1、31um的光，每公里损耗在035dB 以下若传输155um的光，每公里损耗更小，可达02dB以下。

这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。

此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

3重量轻因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um10um，外径也只有125um，加上防水层、加强筋、护套等，用448根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。

4抗干扰能力强因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。

也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。

5保真度高因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。

只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。

实际测试表明，好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比CCTB在70dB以上，交调指标cM也在60dB以上，远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。

6工作性能可靠我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。

设备越多，发生故障的机会越大。

因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达50万75万小时，其中寿命最短的是光发射机中的激光器，最低寿命也在10万小时以上。

故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。

7成本不断下降目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（OpticalLaw）。

该定律指出，光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。

光通信技术的发展，为Inter宽带技术的发展奠定了非常好的基础。

这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。

由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。

显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。

光纤结构原理光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。

内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.10.2mm。

一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1。

根据光的折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。

这时光线在界面经过无数次的全反射，以锯齿状路线在内芯向前传播，最后传至纤维的另一端。

这种光导纤维属皮芯型结构。

若内芯玻璃折射率是均匀的，在界面突然变化降低至外层玻璃的折射率，称为阶跃型结构。

如内芯玻璃断面折射率从中心向外变化到低折射率的外层玻璃，称为梯度型结构。

外层玻璃具有光绝缘性和防止内芯玻璃受污染。

另一类光导纤维称自聚焦型结构，它好似由许多微双凸透镜组合而成，迫使入射光线逐渐自动地向中心方向会聚，这类纤维中心的折射率最高，向四周连续均匀地减少，至边缘为最低。

光纤的种类：A.按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5m），可传多种模式的光。

但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。

例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。

因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10m），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，但其色度色散起主要作用，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。

B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。

色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。

其成本低，模间色散高。

适用于短途低速通讯，如：工控。

但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。

渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

通信光纤主要分类:1）传输点模数类传输点模数类分单模光纤(SingleModeFiber)和多模光纤(MultiModeFiber)。

单模光纤的纤芯直径很小,在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。

多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。

与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。

2)折射率分布类折射率分布类光纤可分为阶跃（SI）型光纤和渐变（GI）型光纤两种。

跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。

在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。

渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小,在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。

纤芯的折射率的变化近似于抛物线。

GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。

从几何光学角度来看，在纤芯中前进的光束呈现以蛇行状传播。

由于，光的各个路径所需时间大致相同。

所以，传输容量较SI型大。

SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈阶梯状。

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应用较少光纤的模式-单模与多模光纤光纤可以支持一个或几个（有时甚至许多）传导模式，这些模式的强度分布位于纤芯及其周围，不过也会有一些光强在包层中传导。