① 如何用時域特性法來描述光纖的色散效應
對光纖參數的測試方法參照國標中相關的試驗方法進行，下面列舉出一些光纖基本參數的測試方法。光纖的特性參數中，幾何特性參數對光纖的包層直徑、包層不圓度、芯/包層同心度誤差的測試方法做出相關說明；光學特性參數對模場直徑、單模光纖的截止波長、成纜單模光纖的截止波長的測試方法做出相關說明；傳輸特性參數對光纖的衰減、波長色散的測試方法做出相關說明。2.1、光纖幾何特性參數測試光纖的折射率分布、包層直徑、包層不圓度、芯/包層同心度誤差的測試方法。測量包層直徑、包層不圓度、芯/包層同心度誤差的測試方法是折射近場法、橫向干涉法和近場光分布法（橫截面幾何尺寸測定）。光纖的折射率分布、包層直徑、包層不圓度、芯/包層同心度誤差的測試方法有三種。●折射近場法折射近場法是多模光纖和單模光纖折射率分布測定的基準試驗方法（RTM），也是多模光纖尺寸參數測定的基準試驗方法和單模光纖尺寸參數測定的替代試驗方法（ATM）。折射近場測量是一種直接和精確的測量。它能直接測量光纖（纖芯和包層）橫截面折射率變化，具有高解析度，經定標可給出折射率絕對值。由折射率剖面圖可確定多模光纖和單模光纖的幾何參數及多模光纖的最大理論數值孔徑。●橫向干涉法橫向干涉法是折射率剖面和尺寸參數測定的替代試驗方法（ATM）。橫向干涉法採用干涉顯微鏡，在垂直於光纖試樣軸線方向上照明試樣，產生干涉條紋，通過視頻檢測和計算機處理獲取折射率剖面。●近場光分布法這種方法是多模光纖幾何尺寸測定的替代試驗方法（ATM）和單模光纖幾何尺寸（除模場直徑）測定的基準試驗方法（RTM）。通過對被測光纖輸出端面上近場光分布進行分析，確定光纖橫截面幾何尺寸參數。可以採用灰度法和近場掃描法。灰度法用視頻系統實現兩維（x-y）近場掃描，近場掃描法只進行一維近場掃描。由於纖芯不圓度的影響，近場掃描法與灰度法得出的纖芯直徑可能有差別。纖芯不圓度可以通過多軸掃描來確定。一般商用儀表折射率分布的測試方法是折射近場法。測試中使用的儀表是光纖幾何參數和折射率分布測量儀。測試步驟如下：①試樣制備時應注意試樣端面清潔、光滑並垂直於光纖軸。②測量包層時，端面傾斜角應小於1°。控制端面損傷，使其對測量精度的影響最小。③注意避免光纖的小彎曲。④將被測光纖剝除被覆層，用專用光纖切割刀切割出平整的端面, 放入光纖樣品盒中，樣品盒中注入折射率稍高於光纖包層折射率的折射率匹配液。⑤將光纖樣品盒垂直放在光纖折射率分布測量儀的光源和光探測器之間，進行x-y方向的掃描測試。⑥通過分析得到光纖折射率分布、包層直徑、包層不圓度、芯/包層同心度誤差的測試數據。2.2、光纖光學特性參數測試(1)單模光纖模場直徑的測試方法模場直徑是單模光纖基模（LP01）模場強度空間分布的一種度量，它取決於該光纖的特性。模場直徑（MFD）可在遠場用遠場光強分布Pm(θ)、互補孔徑功率傳輸函數α(θ)和在近場用近場光強分布f2(r)來測定。模場直徑定義與測量方法嚴格相關。單模光纖模場直徑的測試方法有三種。●直接遠場掃描法直接遠場掃描法是測量單模光纖模場直徑的基準試驗方法（RTM）。它直接按照柏特曼（Petermann）遠場定義，通過測量光纖遠場輻射圖計算出單模光纖的模場直徑。●遠場可變孔徑法遠場可變孔徑法是測量單模光纖模場直徑的替代試驗方法（ATM）。它通過測量光功率穿過不同尺寸孔徑的兩維遠場圖計算出單模光纖的模場直徑，計算模場直徑的數學基礎是柏特曼遠場定義。●近場掃描法近場掃描法是測量單模光纖模場直徑的替代試驗方法（ATM）。它通過測量光纖徑向近場圖計算出單模光纖的模場直徑，計算模場直徑的數學基礎是柏特曼遠場定義。一般商用儀表模場直徑測試方法是遠場變孔徑法(VAFF)。測試中使用的儀表是光纖模場直徑和衰減譜測量儀。測試步驟如下：●准備2m（±0.2m）的光纖樣品，兩端剝除被覆層，放在光纖夾具中，用專用光纖切割刀切割出平整的端面。●將被測光纖連接入測量儀的輸入和輸出端，檢查光接收端的聚焦狀態，如果曲線不在屏幕的正中央或光纖端面不夠清晰，則需要進行位置和焦距的調整。●在光源的輸出端保持測試光纖的注入條件不變，打一個半徑30mm的小環，濾除LP11模的影響，進行模場直徑的測試。通過分析得到光纖模場直徑的測試數據。（2）單模光纖截止波長和成纜單模光纖截止波長的測試方法測量單模光纖的截止波長和成纜單模光纖的截止波長的測試方法是傳輸功率法。當光纖中的模大體上被均勻激勵情況下，包括注入較高次模在內的總光功率與基模光功率之比隨波長減小到規定值（0.1dB）時所對應的較大波長就是截止波長。傳輸功率法根據截止波長的定義，在一定條件下，把通過被測光纖（或光纜）的傳輸功率與參考傳輸功率隨波長的變化相比較，得出光纖（或光纜）的截止波長值。一般商用儀表模場直徑測試方法是傳輸功率法。測試中使用的儀表是光纖模場直徑和衰減譜測量儀。測試步驟如下：①在樣品制備時，單模光纖的截止波長的測試使用2m（±0.2m）的光纖樣品，成纜單模光纖的截止波長的測試使用22m的已成纜單模光纖。②將測試光纖的兩端剝除被覆層, 放在光纖夾具中，用專用光纖切割刀切割出平整的端面。③將被測光纖連接入測量儀的輸入和輸出端, 檢查光接收端的聚焦狀態, 如果曲線不在其屏幕的正中央或光纖端面不夠清晰, 則需要進行位置和焦距的調整。④先在測試光纖不打小環的情況下，測試參考傳輸功率。⑤再將測試光纖在注入端打一個半徑30mm的小環，濾除LP11模的影響，測試此時的傳輸功率。⑥將兩條傳輸功率測試曲線相比較，通過數據分析處理，得到光纖（或光纜）的截止波長值。2.3、光纖傳輸特性參數測試(1)衰減的測試方法衰減是光纖中光功率減少量的一種度量，它取決於光纖的性質和長度，並受測量條件的影響。衰減的主要測試方法如下：●截斷法截斷法是測量光纖衰減特性的基準試驗方法（RTM），在不改變注入條件時測出通過光纖兩橫截面的光功率，從而直接得到光纖衰減。●插入損耗法插入損耗法是測量光纖衰減特性的替代試驗方法（ATM），原理上類似於截斷法，但光纖注入端的光功率是注入系統輸出端的出射光功率。測得的光纖衰減中包含了試驗裝置的衰減，必須分別用附加連接器損耗和參考光纖段損耗對測量結果加以修正。●後向散射法後向散射法是測量光纖衰減特性的替代試驗方法（ATM），它測量從光纖中不同點後向散射至該光纖始端的後向散射光功率。這是一種單端測量方法。一般商用儀表衰減的測試方法是截斷法和後向散射法。截斷法測試中使用的儀表是光纖模場直徑和衰減譜測量儀。測試步驟如下：①准備不短於1km或更長一些（一般一個光纖盤長：25km）的光纖樣品，兩端剝除被覆層, 放在光纖夾具中，用專用光纖切割刀切割出平整的端面。②將測試光纖盤的外端光纖通過專用夾具連接儀表的發射端，將測試光纖盤的內端光纖通過專用夾具連接儀表的接收端，檢查光接收端的聚焦狀態, 如果曲線不在屏幕的正中央或光纖端面不夠清晰, 則需要進行位置和焦距的調整。③在光纖注入端打一個半徑30mm的小環，濾除LP11模的影響，測試此時的傳輸功率。④保持光源的注入狀態不變（在光纖注入端打一個半徑30mm的小環），將測試光纖樣品截斷為2m的試樣，光纖通過專用夾具連接儀表的接收端，檢查光接收端的聚焦狀態, 如果曲線不在屏幕的正中央或光纖端面不夠清晰，則需要進行位置和焦距的調整。測試此時的傳輸功率。將兩條傳輸功率測試曲線相比較，通過數據分析處理，得到光纖在1310nm和1550nm波段的衰減譜特性。後向散射法測試中使用的儀表是光時域反射計。測試步驟如下：①將測試光纖盤的外端通過熔接光纖連接器或裸纖適配器，接入光時域反射計進行測試。②測試中光時域反射計使用最小二乘法（LSA）計算光纖的衰減，此方法可忽略光纖中可能的熔接或接頭損耗對光纖鏈路測試造成的影響。③如需分段測試光纖鏈路的衰減可使用兩點法進行測試。④光纖衰減測試中，應選擇光纖測試曲線中的線性區域，避開測試曲線近端的飽和區域和末端的反射區域，測試兩點間的光纖衰減（dB/km）。⑤更改光時域反射計的測試波長，分別對1310nm和1550nm波長處的光纖衰減特性進行測試分析。實際測試中，可以通過截斷法和後向散射法兩種測試方法驗證光纖衰減的測試數據。對於帶有光纖連接器的測試光纖樣品，為了不破壞已安裝的光纖連接器，則只能使用後向散射法進行單端非破壞性測試。（2）波長色散的測試方法波長色散是由組成光源譜的不同波長的光波以不同群速度傳輸引起的光纖中每單位光源譜寬的光脈沖展寬，用ps/nm表示。它取決於該光纖的特性和長度。波長色散的主要測試方法如下：●相移法相移法是測量光纖波長色散的基準試驗方法（RTM）。它在頻域中通過檢測、記錄和處理不同波長正弦調制信號的相移來測量不同波長信號的群時延，從而推導出光纖波長色散。●脈沖時延法脈沖時延法是測量光纖波長色散的替代試驗方法（ATM）。它在時域中通過直接檢測、記錄和處理不同波長脈沖信號的群時延，從而推導出光纖波長色散。●微分相移法微分相移法是測量光纖波長色散的替代試驗方法（ATM）。它在1000nm~1700nm波長范圍內由兩個相近波長間的微分群時延來測量特定波長上的波長色散系數。一般商用儀表波長色散的測試方法是相移法。測試中使用的設備是色散測量儀。測試步驟如下：①測試光纖樣品應不短於1km。光纖兩端做好光纖連接器。②在色散測試時應先用兩根標准光纖跳線分別連接色散測量儀的輸入端和輸出端，通過法蘭盤連接兩根光纖跳線的另一端，將色散測量儀自環，測試此時的參考值。③再將測試光纖通過法蘭盤接入光纖環路。④根據測試光纖樣品，設定光纖類型；數據擬合方式；光纖測試中的群折射率；測試光纖長度；；測試波長范圍；波長間隔等。⑤測試光纖的零色散波長、零色散斜率和色散系數等。通過對測試數據的分析處理得到光纖的色散特性。光纖參數測試中的不確定度評定方法：光纖參數測試中的不確定度評定一般參考下面提到的方法進行。主要考慮測量儀器引入的不確定度和測量重復性兩方面因素。3、光纖參數測試中普遍存在的問題以單模光纖B1.1類（即非色散位移單模光纖）、B1.3類（即波長段擴展的非色散位移單模光纖）和B4類（即非零色散位移單模光纖）為例說明光纖參數測試中普遍存在的問題。光纖參數測試中普遍存在的問題是單模光纖的截止波長指標超標的問題。
根據國內光纖光纜標准，截止波長可分為光纜截止波長λCC、光纖截止波長λC和跳線光纜截止波長λCj，光纖光纜的截止波長指標應符合表二中的相應規定。光纜使用長度不小於22m時應符合表二中λCC規定，使用長度小於22m但不小於2m時應符合表二中λCj規定，使用長度小於2m時應符合表二中 λC規定，以防止傳輸時可能產生的模式雜訊。
② 光纖色散衰減的測試方法
這個要有專門的色散測試儀，但是一般都不配那個東西，只有實驗室有那個，一般就用OTDR測試衰減就行了
③ 光纖測試方法
光纖檢測的主要目的是保證系統連接的質量，減少故障因素以及故障時找出光纖的故障點。檢測 方法 很多，主要分為人工簡易測量和精密儀器測量。下面具體來了解下：
光纖測試方法之人工簡易測試：
這種方法一般用於快速檢測光纖的通斷和施工時用來分辨所做的光纖。它是用一個簡易光源從光纖的一端打入可見光，從另一端觀察哪一根發光來實現。這種方法雖然簡便，但它不能定量測量光纖的衰減和光纖的斷點。
光纖測試方法精密儀器測試：
使用光功率計或光時域反射圖示儀(OTDR)對光纖進行定量測量，可測出光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可測出光纖的斷點位置。這種測量可用來定量分析光纖網路出現故障的原因和對光纖網路產品進行評價。
用OTDR進行光纖測量可分為三步：參數設置、數據獲取和曲線分析。人工設置測量參數包括：
(1)波長選擇(λ)：
因不同的波長對應不同的光線特性(包括衰減、微彎等)，測試波長一般遵循與系統傳輸通信波長相對應的原則，即系統開放1550波長，則測試波長為1550nm。
(2)脈寬(Pulse Width)：
脈寬越長，動態測量范圍越大，測量距離更長，但在OTDR曲線波形中產生盲區更大;短脈沖注入光平低，但可減小盲區。脈寬周期通常以ns來表示。
(3)測量范圍(Range)：
OTDR測量范圍是指OTDR獲取數據取樣的最大距離，此參數的選擇決定了取樣解析度的大小。最佳測量范圍為待測光纖長度1.5～2倍距離之間。
(4)平均時間：
由於後向散射光信號極其微弱，一般採用統計平均的方法來提高信噪比，平均時間越長，信噪比越高。例如，3min的獲得取將比1min的獲得取提高 0.8dB的動態。但超過 10min的獲得取時間對信噪比的改善並不大。一般平均時間不超過3min。
(5)光纖參數：
光纖參數的設置包括折射率n和後向散射系數n和後向散射系數η的設置。折射率參數與距離測量有關，後向散射系數則影響反射與回波損耗的測量結果。這兩個參數通常由光纖生產廠家給出。
參數設置好後，OTDR即可發送光脈沖並接收由光纖鏈路散射和反射回來的光，對光電探測器的輸出取樣，得到OTDR曲線，對曲線進行分析即可了解光纖質量。
④ 光纖測試
（是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能實現零色散，就更有利於應用1.55Pm波段的長距離傳輸。於是，巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結構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段也構成零色散。因此，被命名為色散位移光纖（DSF：DispersionShifted Fiber）。加大結構色散的方法，主要是在纖芯的折射率分布性能進行改善。在光通信的長距離傳輸中，光纖色散為零是重要的，但不是唯一的。其它性能還有損耗小、接續容易、成纜化或工作中的特性變化小（包括彎曲、拉伸和環境變化影響）。DSF就是在設計中，綜合考慮這些因素。十一 色散平坦光纖色散移位光纖（DSF）是將單模光纖設計零色散位於1.55pm波段的光纖。而色散平坦光纖（DFF：Dispersion Flattened Fiber）卻是將從1.3Pm到1.55pm的較寬波段的色散，都能作到很低，幾乎達到零色散的光纖稱作DFF。由於DFF要作到1.3pm～1.55pm范圍的色散都減少。就需要對光纖的折射率分布進行復雜的設計。不過這種光纖對於波分復用（WDM）的線路卻是很適宜的。由於DFF光纖的工藝比較復雜，費用較貴。今後隨著產量的增加，價格也會降低。十二 色散補償光纖對於採用單模光纖的干線系統，由於多數是利用1.3pm波段色散為零的光纖構成的。可是，現在損耗最小的1.55pm，由於EDFA的實用化，如果能在1.3pm零色散的光纖上也能令1.55pm波長工作，將是非常有益的。因為，在1.3Pm零色散的光纖中，1.55Pm波段的色散約有16ps／km／nm之多。如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符號相反的光纖，就可使整個光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補償光纖（DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber）。DCF與標準的1.3pm零色散光纖相比，纖芯直徑更細，而且折射率差也較大。DCF也是WDM光線路的重要組成部分。十三 偏振保持光纖在光纖中傳播的光波，因為具有電磁波的性質，所以，除了基本的光波單一模式之外，實質上還存在著電磁場（TE、TM）分布的兩個正交模式。通常，由於光纖截面的結構是圓對稱的，這兩個偏振模式的傳播常數相等，兩束偏振光互不幹涉。但實際上，光纖不是完全地圓對稱，例如有著彎曲部分，就會出現兩個偏振模式之間的結合因素，在光軸上呈不規則分布。偏振光的這種變化造成的色散，稱之偏振模式色散（PMD）。對於現在以分配圖像為主的有線電視，影響尚不太大。但對於一些未來超寬頻有特殊要求的業務，如：①相干通信中採用外差檢波，要求光波偏振更穩定時；②光機器等對輸入輸出特性要求與偏振相關時；③在製作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時；④製作利用光干涉的光纖敏感器等，凡要求偏振波保持恆定的情況下，對光纖經過改進使偏振狀態不變的光纖稱作偏振保持光纖（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有稱此為固定偏振光纖的。十四 雙折射光纖雙折射光纖是指在單模光纖中，可以傳輸相互正交的兩個固有偏振模式的光纖而言。因為，折射率隨偏報方向變異的現象稱為雙折射。在造成雙折射的方法中。它又稱作PANDA光纖，即偏振保持與吸收減少光纖（Polarization－maintai-ning AND Absorption－ recing fiber）。它是在纖芯的橫向兩則，設置熱膨脹系數大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中，這些部分收縮，其結果在纖芯y方向產生拉伸，同時又在x方向呈現壓縮應力。致使纖材出現光彈性效應，使折射率在X方向和y方向出現差異。依此原理達到偏振保持恆定。十五 抗惡環境光纖通信用光纖通常的工作環境溫度可在-40～＋60℃之間，設計時也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下，對於更低溫或更高溫以及能遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環境下，也能工作的光纖則稱作抗惡環境光纖（Hard Condition Resistant Fiber）。一般為了對光纖表面進行機械保護，多塗覆一層塑料。可是隨著溫度升高，塑料保護功能有所下降，致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等樹脂，即可工作在300℃環境。也有在石英玻璃表面塗覆鎳（Ni）和鋁（A1）等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖（Heat Resistant Fiber）。另外，當光纖受到輻射線的照射時，光損耗會增加。這是因為石英玻璃遇到輻射線照射時，玻璃中會出現結構缺陷（也稱作色心：Colour Center），尤在0.4～0.7pm波長時損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃，就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖（Radiation Resistant Fiber），多用於核發電站的監測用光纖維鏡等。十六 密封塗層光纖 為了保持光纖的機械強度和損耗的長時間穩定，而在玻璃表面塗裝碳化硅（SiC）、碳化鈦（TiC）、碳（C）等無機材料，用來防止從外部來的水和氫的擴散所製造的光纖（HCFHermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化學氣相沉積（CVD）法生產過程中，用碳層高速堆積來實現充分密封效應。這種 碳塗覆光纖（CCF）能有效地截斷光纖與外界氫分子的侵入。據報道它在室溫的氫氣環境中可維持20年不增加損耗。當然，它在防止水分侵入延緩機械強度的疲勞進程，其疲勞系數（Fatigue Parameter）可達200以上。所以，HCF被應用於嚴酷環境中要求可靠性高的系統，例如海底光纜就是一例。 17碳塗層光纖 在石英光纖的表面塗敷碳膜的光纖，稱之碳塗層光纖（CCF：Carbon CoatedFiber）。其機理是利用碳素的緻密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖的機械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封塗層光纖（HCF）的一種。 18金屬塗層光纖 金屬塗層光纖（Metal Coated Fiber）是在光纖的表面塗布Ni、Cu、A1等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的，目的在於提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環境性光纖之一，也可作為電子電路的部件用。 早期產品是在拉絲過程中，塗布熔解的金屬作成的。由於此法因被玻璃與金屬的膨脹系數差異太大，會增微小彎曲損耗，實用化率不高。近期，由於在玻璃光纖的表面採用低損耗的非電解鍍膜法的成功，使性能大有改善。 19摻稀土光纖 在光纖的纖芯中，摻雜如何（Er）、欽（Nd）、譜（Pr）等稀土族元素的光纖。1985年英國的索斯安普頓（Sourthampton）大學的佩思（Payne）等首先發現摻雜稀土元素的光纖（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振盪和光放大的現象。於是，從此揭開了慘餌等光放大的面紗，現在已經實用的1.55pmEDFA就是利用摻餌的單模光纖，利用1.47pm的激光進行激勵，得到1.55pm光信號放大的。另外，摻錯的氟化物光纖放大器（PDFA）正在開發中。 二十 喇曼光纖 喇曼效應是指往某物質中射人頻率f的單色光時，在散射光中會出現頻率f之外的f±fR， f±2fR等頻率的散射光，對此現象稱喇曼效應。由於它是物質的分子運動與格子運動之間的能量交換所產生的。當物質吸收能量時，光的振動數變小，對此散射光稱斯托克斯（stokes）線。反之，從物質得到能量，而振動數變大的散射光，則稱反斯托克斯線。於是振動數的偏差FR，反映了能級，可顯示物質中固有的數值。 利用這種非線性媒體做成的光纖，稱作喇曼光纖（RF：Raman Fiber）。為了將光封閉在細小的纖芯中，進行長距離傳播，就會出現光與物質的相互作用效應，能使信號波形不畸變，實現長距離傳輸。 當輸入光增強時，就會獲得相乾的感應散射光。應用感應喇曼散射光的設備有喇曼光纖激光器，可供作分光測量電源和光纖色散測試用電源。另外，感應喇曼散射，在光纖的長距離通信中，正在研討作為光放大器的應用。 二十一 偏心光纖 標准光纖的纖芯是設置在包層中心的，纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同，也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀，作成不同狀態或將包層穿孔形成異型結構的。相對於標准光纖，稱這些光纖叫異型光纖。 偏心光纖（Excentric Core Fiber），它是異型光纖的一種。其纖芯設置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由於纖芯靠近外表，部分光場會溢出包層傳播（稱此為漸消彼，Evanescent Wave）。 因此，當光纖表面附著物質時，因物質的光學性質在光纖中傳播的光波受到影響。如果附著物質的折射率較光纖高時，光波則往光纖外輻射。若附著物質的折射率低於光纖折射率時，光波不能往外輻射，卻會受到物質吸收光波的損耗。利用這一現象，就可檢測有無附著物質以及折射率的變化。 偏心光纖（ECF）主要用作檢測物質的光纖敏感器。與光時域反射計（OTDR）的測試法組合一起，還可作分布敏感器用。 二十二 發光光纖 採用含有熒光物質製造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時，產生的熒光一部分，可經光纖閉合進行傳輸的光纖。 發光光纖（Luminescent Fiber）可以用於檢測輻射線和紫外線，以及進行波長變換，或用作溫度敏感器、化學敏感器。在輻射線的檢測中也稱作閃光光纖（Scintillation Fiber）。 發光光纖從熒光材料和摻雜的角度上，正在開發著塑料光纖。 二十三 多芯光纖 通常的光纖是由一個纖芯區和圍繞它的包層區構成的。但多芯光纖（Multi Core Fiber）卻是一個共同的包層區中存在多個纖芯的。由於纖芯的相互接近程度，可有兩種功能。 其一是纖芯間隔大，即不產生光耦會的結構。這種光纖，由於能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中，可以作成具有多個纖芯的帶狀光纜，而在非通信領域，作為光纖傳像束，有將纖芯作成成千上萬個的。 其二是使纖芯之間的距離靠近，能產生光波耦合作用。利用此原理正在開發雙纖芯的敏感器或光迴路器件。 二十四 空心光纖 將光纖作成空心，形成圓筒狀空間，用於光傳輸的光纖，稱作空心光纖（Hollow Fiber）。 空心光纖主要用於能量傳送，可供X射線、紫外線和遠紅外線光能傳輸。空心光纖結構有兩種：一是將玻璃作成圓筒狀，其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由於，光的大部分可在無損耗的空氣中傳播，具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內面的反射率接近1，以減少反射損耗。為了提高反射率，有在簡內設置電介質，使工作波長段損耗減少的。例如可以作到波長10.6pm損耗達幾dB／m的。按材質分,有無機光導纖維和高分子光導纖維，目前在工業上大量應用的是前者。無機光導纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英，主要原料為四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過渡金屬離子雜質含量低於10ppb。除此之外,OH-離子要求低於10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等。這種材料尚未普及。高分子光導纖維是以透明聚合物製得的光導纖維，由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲製得的纖維，外層為含氟聚合物或有機硅聚合物等。
光導通信的研究和實用化，與光導纖維的低損耗密切相關。光能的損耗可否大大降低，關鍵在於材料純度的提高。玻璃材料中的雜質產生的光吸收，造成了最大的光損耗，其中過渡金屬離子特別有害。目前，由於玻璃材料的高純度化，這些雜質對光導纖維的損耗影響已很小。
石英玻璃光導纖維的優點是損耗低,當光波長為1.0～1.7μm（約1.4μm附近），損耗只有1dB/km，在1.55μm處最低，只有0.2dB/km。高分子光導纖維的光損耗較高，1982年，日本電信電報公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材,光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導纖維的特點是能制大尺寸，大數值孔徑的光導纖維，光源耦合效率高，撓曲性好，微彎曲不影響導光能力，配列、粘接容易，便於使用，成本低廉。但光損耗大，只能短距離應用。光損耗在10～100dB/km的光導纖維，可傳輸幾百米。
光纖主要分以下兩大類:
1）傳輸點模數類
傳輸點模數類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小, 在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同時傳輸的光纖。 與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。
2)折射率分布類
折射率分布類光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護層的折射率都是一個常數。 在纖芯和保護層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小, 在纖芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。纖芯的折射率的變化近似於拋物線。
[編輯本段]光纖結構及種類
光及其特性：
1.光是一種電磁波
可見光部分波長范圍是：390~760nm(毫微米)。大於760nm部分是紅外光，小於390nm部分是紫外光。光纖中應用的是：850，1310，1550三種。
2.光的折射，反射和全反射。
因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質射向另一種物質時，在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。
1.光纖結構：
光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中 間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125μm），最外是加強用的樹脂塗層。
2.數值孔徑：
入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同（AT&T CORNING）。
3.光纖的種類：
A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。
多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用於遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。
單模光纖(Single-mode Fiber)：一般光纖跳纖用黃色表示，接頭和保護套為藍色；傳輸距離較長。
多模光纖(Multi-mode Fiber)：一般光纖跳纖用橙色表示，也有的用灰色表示，接頭和保護套用米色或者黑色；傳輸距離較短。
B.按最佳傳輸頻率窗口分：常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。
常規型：光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。
色散位移型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。
C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。
突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用於短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由於模間色散很小，所以單模光纖都採用突變型。
漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。
4.常用光纖規格：
單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm
多模：50/125μm，歐洲標准
62.5/125μm，美國標准
工業，醫療和低速網路：100/140μm，200/230μm
塑料：98/1000μm，用於汽車控制
[編輯本段]光纖的衰減
造成光纖衰減的主要因素有：本徵，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等。
本徵：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
彎曲：光纖彎曲時部分光纖內的光會因散射而損失掉，造成的損耗。
擠壓：光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。
雜質：光纖內雜質吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。
不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
對接：光纖對接時產生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小於0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質量差等。
[編輯本段]光纖傳輸優點
直到1960年，美國科學家Maiman發明了世界上第一台激光器後，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，終於製成了低損耗光纖，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頻段高出一百多萬倍。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佔了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫，好的單模光纖可達10GHz以上)，採用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內安排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，每公里的損耗都在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，每公里損耗在0．35dB以下若傳輸1．55um的光，每公里損耗更小，可達0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，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，一是在全部有線電視頻道內具有相同的損耗，不需要像電纜干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干線電平的波動。
3．重量輕
因為光纖非常細，單模光纖芯線直徑一般為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，比標准同軸電纜的直徑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．抗干擾能力強
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，故光纖傳輸對電磁干擾、工業干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
因為光纖傳輸一般不需要中繼放大，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，遠高於一般電纜干線系統的非線性失真指標。
6．工作性能可靠
我們知道，一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。故一個設計良好、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寬頻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採用光纖傳輸方式掃清了最後一個障礙。由於製作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術的進步，成本還會進一步降低；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。
⑤ 光纖色散的測量方法
提出了一種光纖色散的簡單快速測量方法。該方法採用光纖激光器結構,由Sagnac環和光纖耦合器組成的光纖環形鏡作為諧振腔一端的反射腔鏡,另一端反射腔鏡為不同中心波長的光纖光柵。利用光開關依次構成n個獨立的光纖激光器。通過對激光拍頻的測量得到在不同波長下待測光纖的時延,進一步可以得到待測光纖的色散系數。利用該方法實現了對一根長度為500m的色散補償光纖的色散測量。結果表明,該方法切實可行、操作簡單,能夠實現光纖色散的快速測量,從而為通信系統中光纖的類型、長度等參數的合理選用提供參考