① 如何用时域特性法来描述光纤的色散效应
对光纤参数的测试方法参照国标中相关的试验方法进行，下面列举出一些光纤基本参数的测试方法。光纤的特性参数中，几何特性参数对光纤的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法做出相关说明；光学特性参数对模场直径、单模光纤的截止波长、成缆单模光纤的截止波长的测试方法做出相关说明；传输特性参数对光纤的衰减、波长色散的测试方法做出相关说明。2.1、光纤几何特性参数测试光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法。测量包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法是折射近场法、横向干涉法和近场光分布法（横截面几何尺寸测定）。光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法有三种。●折射近场法折射近场法是多模光纤和单模光纤折射率分布测定的基准试验方法（RTM），也是多模光纤尺寸参数测定的基准试验方法和单模光纤尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。折射近场测量是一种直接和精确的测量。它能直接测量光纤（纤芯和包层）横截面折射率变化，具有高分辨率，经定标可给出折射率绝对值。由折射率剖面图可确定多模光纤和单模光纤的几何参数及多模光纤的最大理论数值孔径。●横向干涉法横向干涉法是折射率剖面和尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。横向干涉法采用干涉显微镜，在垂直于光纤试样轴线方向上照明试样，产生干涉条纹，通过视频检测和计算机处理获取折射率剖面。●近场光分布法这种方法是多模光纤几何尺寸测定的替代试验方法（ATM）和单模光纤几何尺寸（除模场直径）测定的基准试验方法（RTM）。通过对被测光纤输出端面上近场光分布进行分析，确定光纤横截面几何尺寸参数。可以采用灰度法和近场扫描法。灰度法用视频系统实现两维（x-y）近场扫描，近场扫描法只进行一维近场扫描。由于纤芯不圆度的影响，近场扫描法与灰度法得出的纤芯直径可能有差别。纤芯不圆度可以通过多轴扫描来确定。一般商用仪表折射率分布的测试方法是折射近场法。测试中使用的仪表是光纤几何参数和折射率分布测量仪。测试步骤如下：①试样制备时应注意试样端面清洁、光滑并垂直于光纤轴。②测量包层时，端面倾斜角应小于1°。控制端面损伤，使其对测量精度的影响最小。③注意避免光纤的小弯曲。④将被测光纤剥除被覆层，用专用光纤切割刀切割出平整的端面, 放入光纤样品盒中，样品盒中注入折射率稍高于光纤包层折射率的折射率匹配液。⑤将光纤样品盒垂直放在光纤折射率分布测量仪的光源和光探测器之间，进行x-y方向的扫描测试。⑥通过分析得到光纤折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试数据。2.2、光纤光学特性参数测试(1)单模光纤模场直径的测试方法模场直径是单模光纤基模（LP01）模场强度空间分布的一种度量，它取决于该光纤的特性。模场直径（MFD）可在远场用远场光强分布Pm(θ)、互补孔径功率传输函数α(θ)和在近场用近场光强分布f2(r)来测定。模场直径定义与测量方法严格相关。单模光纤模场直径的测试方法有三种。●直接远场扫描法直接远场扫描法是测量单模光纤模场直径的基准试验方法（RTM）。它直接按照柏特曼（Petermann）远场定义，通过测量光纤远场辐射图计算出单模光纤的模场直径。●远场可变孔径法远场可变孔径法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法（ATM）。它通过测量光功率穿过不同尺寸孔径的两维远场图计算出单模光纤的模场直径，计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义。●近场扫描法近场扫描法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法（ATM）。它通过测量光纤径向近场图计算出单模光纤的模场直径，计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义。一般商用仪表模场直径测试方法是远场变孔径法(VAFF)。测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：●准备2m（±0.2m）的光纤样品，两端剥除被覆层，放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。●将被测光纤连接入测量仪的输入和输出端，检查光接收端的聚焦状态，如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰，则需要进行位置和焦距的调整。●在光源的输出端保持测试光纤的注入条件不变，打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，进行模场直径的测试。通过分析得到光纤模场直径的测试数据。（2）单模光纤截止波长和成缆单模光纤截止波长的测试方法测量单模光纤的截止波长和成缆单模光纤的截止波长的测试方法是传输功率法。当光纤中的模大体上被均匀激励情况下，包括注入较高次模在内的总光功率与基模光功率之比随波长减小到规定值（0.1dB）时所对应的较大波长就是截止波长。传输功率法根据截止波长的定义，在一定条件下，把通过被测光纤（或光缆）的传输功率与参考传输功率随波长的变化相比较，得出光纤（或光缆）的截止波长值。一般商用仪表模场直径测试方法是传输功率法。测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：①在样品制备时，单模光纤的截止波长的测试使用2m（±0.2m）的光纤样品，成缆单模光纤的截止波长的测试使用22m的已成缆单模光纤。②将测试光纤的两端剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。③将被测光纤连接入测量仪的输入和输出端, 检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在其屏幕的正中央或光纤端面不够清晰, 则需要进行位置和焦距的调整。④先在测试光纤不打小环的情况下，测试参考传输功率。⑤再将测试光纤在注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测试此时的传输功率。⑥将两条传输功率测试曲线相比较，通过数据分析处理，得到光纤（或光缆）的截止波长值。2.3、光纤传输特性参数测试(1)衰减的测试方法衰减是光纤中光功率减少量的一种度量，它取决于光纤的性质和长度，并受测量条件的影响。衰减的主要测试方法如下：●截断法截断法是测量光纤衰减特性的基准试验方法（RTM），在不改变注入条件时测出通过光纤两横截面的光功率，从而直接得到光纤衰减。●插入损耗法插入损耗法是测量光纤衰减特性的替代试验方法（ATM），原理上类似于截断法，但光纤注入端的光功率是注入系统输出端的出射光功率。测得的光纤衰减中包含了试验装置的衰减，必须分别用附加连接器损耗和参考光纤段损耗对测量结果加以修正。●后向散射法后向散射法是测量光纤衰减特性的替代试验方法（ATM），它测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率。这是一种单端测量方法。一般商用仪表衰减的测试方法是截断法和后向散射法。截断法测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：①准备不短于1km或更长一些（一般一个光纤盘长：25km）的光纤样品，两端剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。②将测试光纤盘的外端光纤通过专用夹具连接仪表的发射端，将测试光纤盘的内端光纤通过专用夹具连接仪表的接收端，检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰, 则需要进行位置和焦距的调整。③在光纤注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测试此时的传输功率。④保持光源的注入状态不变（在光纤注入端打一个半径30mm的小环），将测试光纤样品截断为2m的试样，光纤通过专用夹具连接仪表的接收端，检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰，则需要进行位置和焦距的调整。测试此时的传输功率。将两条传输功率测试曲线相比较，通过数据分析处理，得到光纤在1310nm和1550nm波段的衰减谱特性。后向散射法测试中使用的仪表是光时域反射计。测试步骤如下：①将测试光纤盘的外端通过熔接光纤连接器或裸纤适配器，接入光时域反射计进行测试。②测试中光时域反射计使用最小二乘法（LSA）计算光纤的衰减，此方法可忽略光纤中可能的熔接或接头损耗对光纤链路测试造成的影响。③如需分段测试光纤链路的衰减可使用两点法进行测试。④光纤衰减测试中，应选择光纤测试曲线中的线性区域，避开测试曲线近端的饱和区域和末端的反射区域，测试两点间的光纤衰减（dB/km）。⑤更改光时域反射计的测试波长，分别对1310nm和1550nm波长处的光纤衰减特性进行测试分析。实际测试中，可以通过截断法和后向散射法两种测试方法验证光纤衰减的测试数据。对于带有光纤连接器的测试光纤样品，为了不破坏已安装的光纤连接器，则只能使用后向散射法进行单端非破坏性测试。（2）波长色散的测试方法波长色散是由组成光源谱的不同波长的光波以不同群速度传输引起的光纤中每单位光源谱宽的光脉冲展宽，用ps/nm表示。它取决于该光纤的特性和长度。波长色散的主要测试方法如下：●相移法相移法是测量光纤波长色散的基准试验方法（RTM）。它在频域中通过检测、记录和处理不同波长正弦调制信号的相移来测量不同波长信号的群时延，从而推导出光纤波长色散。●脉冲时延法脉冲时延法是测量光纤波长色散的替代试验方法（ATM）。它在时域中通过直接检测、记录和处理不同波长脉冲信号的群时延，从而推导出光纤波长色散。●微分相移法微分相移法是测量光纤波长色散的替代试验方法（ATM）。它在1000nm~1700nm波长范围内由两个相近波长间的微分群时延来测量特定波长上的波长色散系数。一般商用仪表波长色散的测试方法是相移法。测试中使用的设备是色散测量仪。测试步骤如下：①测试光纤样品应不短于1km。光纤两端做好光纤连接器。②在色散测试时应先用两根标准光纤跳线分别连接色散测量仪的输入端和输出端，通过法兰盘连接两根光纤跳线的另一端，将色散测量仪自环，测试此时的参考值。③再将测试光纤通过法兰盘接入光纤环路。④根据测试光纤样品，设定光纤类型；数据拟合方式；光纤测试中的群折射率；测试光纤长度；；测试波长范围；波长间隔等。⑤测试光纤的零色散波长、零色散斜率和色散系数等。通过对测试数据的分析处理得到光纤的色散特性。光纤参数测试中的不确定度评定方法：光纤参数测试中的不确定度评定一般参考下面提到的方法进行。主要考虑测量仪器引入的不确定度和测量重复性两方面因素。3、光纤参数测试中普遍存在的问题以单模光纤B1.1类（即非色散位移单模光纤）、B1.3类（即波长段扩展的非色散位移单模光纤）和B4类（即非零色散位移单模光纤）为例说明光纤参数测试中普遍存在的问题。光纤参数测试中普遍存在的问题是单模光纤的截止波长指标超标的问题。
根据国内光纤光缆标准，截止波长可分为光缆截止波长λCC、光纤截止波长λC和跳线光缆截止波长λCj，光纤光缆的截止波长指标应符合表二中的相应规定。光缆使用长度不小于22m时应符合表二中λCC规定，使用长度小于22m但不小于2m时应符合表二中λCj规定，使用长度小于2m时应符合表二中 λC规定，以防止传输时可能产生的模式噪声。
② 光纤色散衰减的测试方法
这个要有专门的色散测试仪，但是一般都不配那个东西，只有实验室有那个，一般就用OTDR测试衰减就行了
③ 光纤测试方法
光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测 方法 很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。下面具体来了解下：
光纤测试方法之人工简易测试：
这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。
光纤测试方法精密仪器测试：
使用光功率计或光时域反射图示仪(OTDR)对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。
用OTDR进行光纤测量可分为三步：参数设置、数据获取和曲线分析。人工设置测量参数包括：
(1)波长选择(λ)：
因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。
(2)脉宽(Pulse Width)：
脉宽越长，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生盲区更大;短脉冲注入光平低，但可减小盲区。脉宽周期通常以ns来表示。
(3)测量范围(Range)：
OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。最佳测量范围为待测光纤长度1.5～2倍距离之间。
(4)平均时间：
由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。例如，3min的获得取将比1min的获得取提高 0.8dB的动态。但超过 10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。一般平均时间不超过3min。
(5)光纤参数：
光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数n和后向散射系数η的设置。折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。
参数设置好后，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。
④ 光纤测试
（是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。于是，巧妙地利用光纤材料中的石英材料色散与纤芯结构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段也构成零色散。因此，被命名为色散位移光纤（DSF：DispersionShifted Fiber）。加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。在光通信的长距离传输中，光纤色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。十一 色散平坦光纤色散移位光纤（DSF）是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色散平坦光纤（DFF：Dispersion Flattened Fiber）却是将从1.3Pm到1.55pm的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到1.3pm～1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。不过这种光纤对于波分复用（WDM）的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。十二 色散补偿光纤对于采用单模光纤的干线系统，由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构成的。可是，现在损耗最小的1.55pm，由于EDFA的实用化，如果能在1.3pm零色散的光纤上也能令1.55pm波长工作，将是非常有益的。因为，在1.3Pm零色散的光纤中，1.55Pm波段的色散约有16ps／km／nm之多。如果在此光纤线路中，插入一段与此色散符号相反的光纤，就可使整个光线路的色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤（DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber）。DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。DCF也是WDM光线路的重要组成部分。十三 偏振保持光纤在光纤中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一模式之外，实质上还存在着电磁场（TE、TM）分布的两个正交模式。通常，由于光纤截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不干涉。但实际上，光纤不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，称之偏振模式色散（PMD）。对于现在以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：①相干通信中采用外差检波，要求光波偏振更稳定时；②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时；③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时；④制作利用光干涉的光纤敏感器等，凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏振保持光纤（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有称此为固定偏振光纤的。十四 双折射光纤双折射光纤是指在单模光纤中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光纤而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法中。它又称作PANDA光纤，即偏振保持与吸收减少光纤（Polarization－maintai-ning AND Absorption－ recing fiber）。它是在纤芯的横向两则，设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中，这些部分收缩，其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。十五 抗恶环境光纤通信用光纤通常的工作环境温度可在-40～＋60℃之间，设计时也是以不受大量辐射线照射为前提的。相比之下，对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力影响、曝晒辐射线的恶劣环境下，也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤（Hard Condition Resistant Fiber）。一般为了对光纤表面进行机械保护，多涂覆一层塑料。可是随着温度升高，塑料保护功能有所下降，致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等树脂，即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆镍（Ni）和铝（A1）等金属的。这种光纤则称为耐热光纤（Heat Resistant Fiber）。另外，当光纤受到辐射线的照射时，光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时，玻璃中会出现结构缺陷（也称作色心：Colour Center），尤在0.4～0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃，就能抑制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤（Radiation Resistant Fiber），多用于核发电站的监测用光纤维镜等。十六 密封涂层光纤 为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定，而在玻璃表面涂装碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）、碳（C）等无机材料，用来防止从外部来的水和氢的扩散所制造的光纤（HCFHermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化学气相沉积（CVD）法生产过程中，用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种 碳涂覆光纤（CCF）能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然，它在防止水分侵入延缓机械强度的疲劳进程，其疲劳系数（Fatigue Parameter）可达200以上。所以，HCF被应用于严酷环境中要求可靠性高的系统，例如海底光缆就是一例。 17碳涂层光纤 在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤，称之碳涂层光纤（CCF：Carbon CoatedFiber）。其机理是利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，以改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤（HCF）的一种。 18金属涂层光纤 金属涂层光纤（Metal Coated Fiber）是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的，目的在于提高抗热性和可供通电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一，也可作为电子电路的部件用。 早期产品是在拉丝过程中，涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与金属的膨胀系数差异太大，会增微小弯曲损耗，实用化率不高。近期，由于在玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功，使性能大有改善。 19掺稀土光纤 在光纤的纤芯中，掺杂如何（Er）、钦（Nd）、谱（Pr）等稀土族元素的光纤。1985年英国的索斯安普顿（Sourthampton）大学的佩思（Payne）等首先发现掺杂稀土元素的光纤（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振荡和光放大的现象。于是，从此揭开了惨饵等光放大的面纱，现在已经实用的1.55pmEDFA就是利用掺饵的单模光纤，利用1.47pm的激光进行激励，得到1.55pm光信号放大的。另外，掺错的氟化物光纤放大器（PDFA）正在开发中。 二十 喇曼光纤 喇曼效应是指往某物质中射人频率f的单色光时，在散射光中会出现频率f之外的f±fR， f±2fR等频率的散射光，对此现象称喇曼效应。由于它是物质的分子运动与格子运动之间的能量交换所产生的。当物质吸收能量时，光的振动数变小，对此散射光称斯托克斯（stokes）线。反之，从物质得到能量，而振动数变大的散射光，则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR，反映了能级，可显示物质中固有的数值。 利用这种非线性媒体做成的光纤，称作喇曼光纤（RF：Raman Fiber）。为了将光封闭在细小的纤芯中，进行长距离传播，就会出现光与物质的相互作用效应，能使信号波形不畸变，实现长距离传输。 当输入光增强时，就会获得相干的感应散射光。应用感应喇曼散射光的设备有喇曼光纤激光器，可供作分光测量电源和光纤色散测试用电源。另外，感应喇曼散射，在光纤的长距离通信中，正在研讨作为光放大器的应用。 二十一 偏心光纤 标准光纤的纤芯是设置在包层中心的，纤芯与包层的截面形状为同心圆型。但因用途不同，也有将纤芯位置和纤芯形状、包层形状，作成不同状态或将包层穿孔形成异型结构的。相对于标准光纤，称这些光纤叫异型光纤。 偏心光纤（Excentric Core Fiber），它是异型光纤的一种。其纤芯设置在偏离中心且接近包层外线的偏心位置。由于纤芯靠近外表，部分光场会溢出包层传播（称此为渐消彼，Evanescent Wave）。 因此，当光纤表面附着物质时，因物质的光学性质在光纤中传播的光波受到影响。如果附着物质的折射率较光纤高时，光波则往光纤外辐射。若附着物质的折射率低于光纤折射率时，光波不能往外辐射，却会受到物质吸收光波的损耗。利用这一现象，就可检测有无附着物质以及折射率的变化。 偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计（OTDR）的测试法组合一起，还可作分布敏感器用。 二十二 发光光纤 采用含有荧光物质制造的光纤。它是在受到辐射线、紫外线等光波照射时，产生的荧光一部分，可经光纤闭合进行传输的光纤。 发光光纤（Luminescent Fiber）可以用于检测辐射线和紫外线，以及进行波长变换，或用作温度敏感器、化学敏感器。在辐射线的检测中也称作闪光光纤（Scintillation Fiber）。 发光光纤从荧光材料和掺杂的角度上，正在开发着塑料光纤。 二十三 多芯光纤 通常的光纤是由一个纤芯区和围绕它的包层区构成的。但多芯光纤（Multi Core Fiber）却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近程度，可有两种功能。 其一是纤芯间隔大，即不产生光耦会的结构。这种光纤，由于能提高传输线路的单位面积的集成密度。在光通信中，可以作成具有多个纤芯的带状光缆，而在非通信领域，作为光纤传像束，有将纤芯作成成千上万个的。 其二是使纤芯之间的距离靠近，能产生光波耦合作用。利用此原理正在开发双纤芯的敏感器或光回路器件。 二十四 空心光纤 将光纤作成空心，形成圆筒状空间，用于光传输的光纤，称作空心光纤（Hollow Fiber）。 空心光纤主要用于能量传送，可供X射线、紫外线和远红外线光能传输。空心光纤结构有两种：一是将玻璃作成圆筒状，其纤芯与包层原理与阶跃型相同。利用光在空气与玻璃之间的全反射传播。由于，光的大部分可在无损耗的空气中传播，具有一定距离的传播功能。二是使圆筒内面的反射率接近1，以减少反射损耗。为了提高反射率，有在简内设置电介质，使工作波长段损耗减少的。例如可以作到波长10.6pm损耗达几dB／m的。按材质分,有无机光导纤维和高分子光导纤维，目前在工业上大量应用的是前者。无机光导纤维材料又分为单组分和多组分两类。单组分即石英，主要原料为四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其纯度要求铜、铁、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质含量低于10ppb。除此之外,OH-离子要求低于10ppb。石英纤维已被广泛使用。多组分的原料较多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等。这种材料尚未普及。高分子光导纤维是以透明聚合物制得的光导纤维，由纤维芯材和包皮鞘材组成。芯材为高纯度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽丝制得的纤维，外层为含氟聚合物或有机硅聚合物等。
光导通信的研究和实用化，与光导纤维的低损耗密切相关。光能的损耗可否大大降低，关键在于材料纯度的提高。玻璃材料中的杂质产生的光吸收，造成了最大的光损耗，其中过渡金属离子特别有害。目前，由于玻璃材料的高纯度化，这些杂质对光导纤维的损耗影响已很小。
石英玻璃光导纤维的优点是损耗低,当光波长为1.0～1.7μm（约1.4μm附近），损耗只有1dB/km，在1.55μm处最低，只有0.2dB/km。高分子光导纤维的光损耗较高，1982年，日本电信电报公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽丝作芯材,光损耗率降低到20dB/km。但高分子光导纤维的特点是能制大尺寸，大数值孔径的光导纤维，光源耦合效率高，挠曲性好，微弯曲不影响导光能力，配列、粘接容易，便于使用，成本低廉。但光损耗大，只能短距离应用。光损耗在10～100dB/km的光导纤维，可传输几百米。
光纤主要分以下两大类:
1）传输点模数类
传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。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跳变式光纤和渐变式光纤。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。
[编辑本段]光纤结构及种类
光及其特性：
1.光是一种电磁波
可见光部分波长范围是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850，1310，1550三种。
2.光的折射，反射和全反射。
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。
1.光纤结构：
光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中 间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。
2.数值孔径：
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同（AT&T CORNING）。
3.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62.5μm），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。
单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳纤用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。
多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳纤用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。
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。
4.常用光纤规格：
单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm
多模：50/125μm，欧洲标准
62.5/125μm，美国标准
工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm
塑料：98/1000μm，用于汽车控制
[编辑本段]光纤的衰减
造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。
本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。
挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8μm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。
[编辑本段]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48．5MHz～300Mhz。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2000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0．35dB以下若传输1．55um的光，每公里损耗更小，可达0．2dB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4um～10um，外径也只有125um，加上防水层、加强筋、护套等，用4～48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C／CTB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（Optical Law）。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Internet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。
⑤ 光纤色散的测量方法
提出了一种光纤色散的简单快速测量方法。该方法采用光纤激光器结构,由Sagnac环和光纤耦合器组成的光纤环形镜作为谐振腔一端的反射腔镜,另一端反射腔镜为不同中心波长的光纤光栅。利用光开关依次构成n个独立的光纤激光器。通过对激光拍频的测量得到在不同波长下待测光纤的时延,进一步可以得到待测光纤的色散系数。利用该方法实现了对一根长度为500m的色散补偿光纤的色散测量。结果表明,该方法切实可行、操作简单,能够实现光纤色散的快速测量,从而为通信系统中光纤的类型、长度等参数的合理选用提供参考