光纤耦合器的发展与制作201293-文档资料
光电耦合器的发展
光电耦合器的发展随着半导体技术和光电子学的发展，一种能有效地隔离噪音和抑制干扰的新型半导体器件——光电耦合器，于1966年问世了。
光耦合器是对光信号实现分路、合路和分配的无源器件，是波分复用、光纤局域网、光纤有线电视网以及某些测量仪表中不可缺少的光学器件。
几种典型的光纤耦合器结构图如下所示：光耦合器件的工作原理如下：4端口光耦合器是最简单的器件。
4端口光耦合器的结构和原理如图3-33所示。
光耦合器件的性能参数如下：一、插入损耗：插入损耗是指光功率从特定的端口到另一端口路径的损耗。
从输入端口k到输出端口j的插入损耗可表示为：二、附加损耗：附加损耗Le的定义是输入功率与总输出功率的比值。
对于图3-33所示的4端口光耦合器有：三、分光比：分光比是某一输出端口的光功率与所有输出端口光功率之比。
它说明输出端口间光功率分配的百分比。
对于4端口光耦合器可以表示为：四、隔离度：隔离度也称为方向性或串扰，隔离度高意味着线路之间的串扰小。
它表示输入功率出现在不希望的输出端的多少。
对于4端口光耦合器，其数学形式是：光电耦合的主要特点如下：输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10 10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。
由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。
因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。
容易和逻辑电路配合。
响应速度快。
光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。
无触点、寿命长、体积小、耐冲击。
光电耦合器的优点是体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。
光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。
光纤耦合器原理范文
光纤耦合器原理范文
1.直接对接耦合
直接对接耦合是最简单的一种方法。
它是通过将两根光纤的端面直接
对接实现光信号的传输。
在对接时，通过将光纤的轴线对准，并通过机械
手或显微镜来确保对准的精度。
然而，这种方法容易受到微小的振动或定
位误差的影响，因此对准的精度较低。
2.光学束路径交叉耦合
光学束路径交叉耦合是通过将两根光纤的光束交叉在一些点进行耦合。
这种方法的一个常见实现方式是使用球透镜实现。
光束经过一个微小球透
镜时会发生折射，这导致光束发生弯曲并交叉。
通过调整球透镜的位置和
角度，可以使光束交叉在需要耦合的位置上。
然后，通过将两根光纤固定
在适当的位置，使光束能够在两根光纤之间进行耦合。
3.波导与自由空间耦合
“波导与自由空间”耦合是通过将光纤与一个波导器件进行耦合来实
现的。
波导器件通常是基于光纤的材料制成的，如光纤衍射光栅、光纤阵
列等。
光纤信号在进入波导器件之前会被衍射、反射或散射。
然后，通过
调整光纤和波导器件之间的距离和角度，可以实现光信号的传递和耦合。
总的来说，光纤耦合器的原理可归结为光束对接或交叉以实现光信号
的传输。
不同的耦合器件适用于不同的应用场景，具有不同的优点和局限性。
例如，直接对接耦合器简单易用但精度低，适用于一些不要求高精度
的场合；而波导与自由空间耦合器通常具有更高的耦合精度，适用于需要
高精度光信号传输的应用。
光纤耦合技术
光纤耦合技术光纤耦合技术是一种将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的技术。
它在光通信、光传感和光计算等领域具有重要应用。
本文将从光纤耦合技术的基本原理、应用领域以及发展趋势等方面进行阐述。
一、光纤耦合技术的基本原理光纤耦合技术是通过光纤耦合器实现的。
光纤耦合器通常由两个光纤端面靠近并精确对准，通过光的反射、折射和干涉等现象，将光信号从一个光纤传输到另一个光纤。
光纤耦合器的性能主要取决于两个方面：插损和耦合损耗。
插损是指光信号在光纤耦合器中的传输过程中损失的光功率，耦合损耗是指光信号从一个光纤传输到另一个光纤的损失。
1. 光通信：光纤耦合技术是实现光纤通信的关键技术之一。
在光纤通信系统中，光纤耦合器用于将光信号从光发射器传输到光接收器，起到连接和传输光信号的作用。
光纤耦合技术能够提高光信号的传输效率和传输距离，提高光纤通信系统的性能。
2. 光传感：光纤耦合技术在光传感领域有着广泛的应用。
光纤传感器通过测量光信号的变化来检测温度、压力、形变等物理量。
光纤耦合技术可以将光信号从光纤传输到传感器中，实现对传感器的激发和信号的采集，提高传感器的灵敏度和精度。
3. 光计算：光纤耦合技术在光计算领域也有着广泛的应用。
光计算是利用光学器件来实现计算操作的一种新型计算方式。
光纤耦合技术可以实现光信号在光学器件之间的传输和耦合，实现光计算系统的连接和传输。
三、光纤耦合技术的发展趋势1. 小型化：随着科技的进步，光纤耦合器正朝着更小、更紧凑的方向发展。
采用微纳加工技术，可以实现光纤耦合器的微型化和集成化，使其在集成光学芯片中得到应用。
2. 高性能：光纤耦合技术的插损和耦合损耗对系统性能有着重要影响。
未来的发展趋势是提高光纤耦合器的插损和耦合损耗性能，降低光信号传输的损失，提高系统的传输效率和稳定性。
3. 多功能：光纤耦合器不仅能够实现光信号的传输和连接，还可以实现光信号的分配、复用和调控等功能。
未来的发展趋势是实现光纤耦合器的多功能化，提高其在光通信、光传感和光计算等领域的应用价值。
光纤耦合器的理论_设计及进展_林锦海
光纤耦合器的理论_设计及进展_林锦海光纤耦合器的设计主要包括两个方面：光纤输入/输出端口的耦合设计和光信号的分配设计。
在光纤输入/输出端口的耦合设计中，首先需要确定合适的端口尺寸和位置，以使得光能从一个光纤传输到另一个光纤时损耗尽可能小。
常用的耦合方式有直接耦合、偏导耦合和光纤光栅耦合等。
光纤输入/输出端口的耦合设计需要考虑光信号的传输损耗、耦合效率和波导模式的匹配等因素。
为了减小耦合损耗，可以使用透镜、光纤光栅、光纤球引导等器件来实现。
其中，光纤光栅是一种能够将光能耦合到光纤中的微光学结构，它通过改变光波的传播方向和折射率来实现光束的聚焦。
光信号的分配设计是指将多个输入光纤中的光信号分配到多个输出光纤中。
常见的分配方式有平均分配、不均匀分配和多通道分配等。
在分配设计中，需要考虑光信号的分布均匀性、分配损耗和互相干扰等因素。
在光纤耦合器的进展方面，目前的研究主要集中在提高耦合效率、减小耦合损耗和尺寸的微缩化等方面。
为了提高耦合效率，一种常见的方法是使用高质量的光纤和精密的器件加工技术。
另外，也有研究人员提出了一些新的耦合方式，如光波导塔形耦合器、光实体波导耦合器等。
这些新的耦合方式在提高耦合效率的同时，还能减小耦合损耗和增加容错性。
在尺寸微缩化方面，研究人员提出了一些新的光纤耦合器的设计和制造方法。
例如，使用先进的微纳加工技术可以在晶片上实现微型光纤耦合器，从而实现器件的集成和微型化。
总之，光纤耦合器的理论与设计是光通信和光学器件研究中的重要内容。
通过不断地改进和创新，光纤耦合器的性能将得到进一步的提高，为光通信和光学器件的应用提供更好的支撑和发展。
光纤耦合器
介绍
01 简介
03 单模 05 分类
目录
02 原理 04 多模
光纤耦合器(Coupler)又称分歧器(Splitter)、连接器、适配器、光纤法兰盘，是用于实现光信号分路/合 路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信路、有线电视路、用户回路系统、区域路中都会 应用到。
简介
分类
按照耦合的光纤的不同有如下分类：
SC光纤耦合器：应用于SC光纤接口，它与RJ-45接口看上去很相似，不过SC接口显得更扁些，其明显区别还 是里面的触片，如果是8条细的铜触片，则是RJ-45接口，如果是一根铜柱则是SC光纤接口。
LC光纤耦合器：应用于LC光纤接口，连接SFP模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制 成。（路由器常用）
或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信路、有线电视路、用户回路系统、区域路中都会 应用到。光纤耦合器可分标准耦合器(属于波导式，双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率)、直连式耦 合器(连接2条相同或不同类型光纤接口的光纤,以延长光纤链路)、星状/树状耦合器、以及波长多工器(WDM，若 波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM)，制作方式则有烧结(Fuse)、微光学式(Micro Optics)、光波 导式(Wave Guide)三种，而以烧结式方法生产占多数(约有90%)。烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧 融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是光纤熔接机，也是其中的重要步骤，虽 然重要步骤部分可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15%左右，再者采用 人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDM模块及光主动元件高，因 此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30%。
(完整word版)光纤耦合器光纤耦合器
光纤耦合器光纤耦合器（Coupler）又称分歧器（Splitter），是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到，与光纤连接器分列被动元件中使用最大项的（根据ElectroniCat资料，两者市场金额在2003年约达25亿美元）。
光纤耦合器可分标准耦合器（双分支，单位1×2，亦即将光讯号分成两个功率）、星状／树状耦合器、以及波长多工器（WDM，若波长属高密度分出，即波长间距窄，则属于DWDM），制作方式则有烧结（Fuse）、微光学式（MicroOptics）、光波导式（WaveGuide）三种，而以烧结式方法生产占多数（约有90％）。
烧结方式的制作法，是将两条光纤并在一起烧融拉伸，使核芯聚合一起，以达光耦合作用，而其中最重要的生产设备是融烧机，也是其中的重要步骤，虽然重要步骤部份可由机器代工，但烧结之后，仍须人工作检测封装，因此人工成本约占10～15％左右，再者采用人工检测封装须保品质的一致性，这也是量产时所必须克服的，但技术困难度不若DWDMmodule及光主动元件高，因此初期想进入光纤产业的厂商，大部分会从光耦合器切入，毛利则在20～30％。
国外业者有JDS、E-Tek、Oplink、Gould等，目前都已直接在大陆设厂生产耦合器跳线先说配线架吧，就是外线（电信线路）和内线进行交换为了方便管理而设的线路管理的机架。
通常外线是架好不用动的，内现在表层，员工调了位置或人员流动时就要对号码或分机进行相应的移动，这就是跳线。
跳线，实际上就是将用户的端口在交换机上（网络）和配线架上（语音）做一个调整，但现在的弱电几乎都是在配线架上面完成，网络和语音都在一块的，这就是网管的基本工作。
另外顺便说一句，现在还有一种光纤跳线，在配线架上面用的，俗名也叫跳线/尾纤，呵呵。
尾纤尾纤又叫猪尾线，只有一端有连接头，而另一端是一根光缆纤芯的断头，通过熔接与其他光缆纤芯相连，常出现在光纤终端盒内，用于连接光缆与光纤收发器（之间还用到耦合器、跳线等）。
光纤耦合器的几种制作方法
光纤耦合器的几种制作方法光纤由于其独特的优势广泛应用于各种传输系统中。
而在光纤传输系统的高传输效率包括光纤的传输效率和激光与光纤耦合的效率。
随着光纤加工技术的逐渐成熟，光纤传输损耗已经大大降低了。
因此光源与光纤的耦合问题越来越突出。
本文为您简单介绍一下光纤耦合的3种分类方式。
光纤介绍在了解光纤耦合之前，我们先来简单介绍一下光纤。
光纤是一种将信号从一端传送到另一端的媒介。
一般由纤芯、包层和涂覆层组成。
光纤种类很多，根据材料、传输模式、折射率分布和工作波长大致可分为以下几种。
在实际应用中，需要根据具体的应用场景选择适合的光纤进行连接。
光纤耦合方式分类光纤耦合是采用光学系统对一端的光束进行准直、整形、变换，进一步耦合到另一端光纤中的一个过程。
一方面可以改善光束质量，另一方面由于光纤柔软可弯曲，可以将光能量导向任意方向，极大提高应用范围。
直接耦合直接耦合是使光纤直接对准光源输出的光进行的“对接”耦合。
通常情况下，主要包括光纤直接耦合和光纤微透镜直接耦合两种。
这种耦合方式具有灵活方便、加工制作简单的优点。
光纤直接耦合所谓的光纤直接耦合就是将激光器直接与光纤对准连接。
通常情况下，光纤芯径的匹配以及光纤数值孔径NA的匹配是影响光纤直接耦合效率的主要原因。
NA是光纤的主要参数，它代表光纤端面接收光能力的大小。
NA越大，光纤接收能光的能力越强。
光纤微透镜直接耦合减小透镜焦距可以提高耦合效率，要得到最小的透镜，就是直接将光纤端面制成一定大小和形状的微透镜，然后直接对准激光器进行耦合。
光纤端面使用一定的加工工艺制作成这种锥形得光纤耦合效率较高，制作工艺较简单，且体积小，价格低。
把光纤端面加工成半球形得微透镜，则相当于增加了系统中的数值孔径，可以提高耦合效率。
示意图如下图所示。
光学透镜耦合光学透镜耦合法是目前光源和光纤耦合时常用的方法之一。
一般可分为单透镜、自聚焦透镜和组合透镜系统等。
单透镜这种耦合方式通常是由单个透镜构成。
光通信中的光纤耦合器技术研究
光通信中的光纤耦合器技术研究光通信是指利用光传输数据的通信技术。
其中，光纤耦合器是一种核心的光学器件，能够实现将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的过程。
在光通信发展的过程中，光纤耦合器的作用日益重要。
本文将探讨光纤耦合器的技术研究进展。
一、光纤耦合器概述光纤耦合器是一种用于将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的光学器件。
目前，常见的光纤耦合器有分束器、聚束器和双向耦合器等。
分束器能够将输入的光信号分配到多个输出端口，常用于分拆光信号。
而聚束器则能将多个输入的光信号汇聚到一个输出端口，常用于合并光信号。
双向耦合器则常用于双向通信时，能将两个光纤的信号分别传输到另一个光纤上，实现双向传输。
二、光纤耦合器的技术研究光纤耦合器的技术研究一直是光通信领域的热门话题。
目前，主要的研究方向包括：1. 新型光纤耦合器的设计为了满足不同应用场合的需求，研究人员正在设计新型的光纤耦合器。
其中，微纳米加工技术被广泛应用于光纤耦合器的设计中，能够实现高度集成的光学元件。
此外，也有研究人员利用光栅技术、光学波导技术等实现了新型耦合器的设计。
2. 光纤耦合器的性能提升目前，研究人员正在探索各种方法来提高光纤耦合器的性能。
其中，最常用的是通过优化耦合器的光学结构和材料来改善耦合效率和波导损耗。
此外，也有研究人员利用调制器等光电器件来改善耦合器的性能。
3. 光纤耦合器的封装和集成为了便于使用和集成到光通信系统中，研究人员正在探索各种封装和集成技术。
其中，最常见的是将耦合器封装在组件或模块中，例如光纤插件、滑动式封装等。
此外，也有研究人员利用芯片级封装和集成技术，将多个光学器件集成在同一芯片上，从而实现高度集成的光学器件。
三、光纤耦合器的应用光纤耦合器广泛应用于光通信领域。
其中，光纤分光器是应用最为广泛的一种光纤耦合器，常用于光网络分布系统、光纤传感器等领域。
而双向耦合器则常用于双向通信、波分复用等应用。
此外，随着光通信领域的发展，光纤耦合器的应用也不断拓展，例如光学芯片、光学雷达等领域都离不开光纤耦合器的支持。
光纤的连接与耦合
光纤连接技术的比较与选择
比较
各种光纤连接技术具有各自的优缺点，适用于不同的应用场景。在选择光纤连接技术时，需要考虑光 信号的质量、传输距离、连接可靠性、操作简便性、成本等因素。
详细描述
在长距离通信网络中，光纤连接与耦合技术被广泛应用于骨干网、城域网和接入网的建设。通过光纤连接与耦合， 可以实现高速数据传输、语音通话、视频会议等多种通信服务，满足人们对信息传递的需求。
局域网和数据中心
总结词
局域网和数据中心是光纤连接与耦合的 另一个重要应用场景，光纤传输具有高 带宽、低损耗和低延迟等优点，能够满 足高速数据传输和存储的需求。
总结词
连接损耗是光纤连接中常见的问题，它会导 致信号传输效率降低和信号质量受损。
详细描述
光纤连接损耗的产生原因主要包括光纤端面 不平整、光纤轴向倾斜、光纤端面污染等。 为了解决这个问题，可以采用高性能的光纤 切割刀和清洁剂，确保光纤端面平整、干净 。同时，使用高精度、高质量的光纤连接器
也可以降低连接损耗。
要点一
总结词
光纤连接的安全性问题主要包括连接处的机械强度不足和 防雷击能力较弱。
要点二
详细描述
为了提高光纤连接的安全性，可以采用加强型的光纤连接 器，提高连接处的机械强度和防雷击能力。同时，在室外 或雷电多发区域，应将光纤线路深埋地下或采取其他避雷 措施，以降低雷电对光纤线路的危害。
解决方案与技术进展
连接稳定性问题
总结词
光纤连接的稳定性问题主要表现在连接处容易松动或 脱落，影响信号传输的可靠性和稳定性。
光纤耦合器的理论 设计及进展
3、光纤耦合器的设计方法
光纤耦合器的设计主要涉及光波导理论、干涉光学和计算机模拟等方法。设 计过程中需要考虑到光纤的几何形状、折射率分布、模式特征等因素，以实现所 需的光信号耦合效果。
1、光纤耦合器的商业产品
目前，市面上已有多种商业化的光纤耦合器产品，如直通型、分束型、星型 等。这些产品具有较高的耦合效率和稳定的性能表现，被广泛应用于各类光纤通 信和光学传感系统中。
光纤耦合器的理论 设计及进展
01 引言
03 参考内容
目录
02 理论分析
引言
光纤耦合器是一种关键的光学元件，它在光纤通信、光学传感、光束控制等 领域有着广泛的应用。光纤耦合器的主要作用是将两根或多根光纤的信号有效地 耦合在一起，从而实现光能量的传递、分配和控制。本次演示将详细介绍光纤耦 合器的理论、设计及发展现状，以期为相关领域的研究和应用提数是描述光波在光纤中传播特性的重要参数。它包括了光波的振幅、 相位和群速度等参数。通过求解传输常数，可以得到光波在光纤中的传输特性， 如传输带宽、色散等。这些特性对于设计高效的光纤通信系统具有重要意义。
四、总结
本次演示详细解析了光纤模式理论，包括单模和多模光纤的分类、光的波动 方程、光纤的折射率分布以及传输常数等概念。这些理论对于理解光纤的传输特 性和设计高效的光纤通信系统具有重要意义。在实际应用中，我们需要根据具体 需求选择合适的光纤类型和参数，以实现高效、稳定的光纤通信系统。
二、光纤模式分类
1、单模光纤
单模光纤只支持一个模式的光波传播。这意味着在单模光纤中，光波的传播 路径是唯一的。这种模式使得单模光纤具有较高的传输带宽和较低的色散。因此， 单模光纤在长距离通信中得到了广泛应用。
2、多模光纤
多模光纤支持多个模式的光波传播。这意味着在多模光纤中，光波可以沿着 多个路径传播。这种模式使得多模光纤具有较低的传输带宽和较高的色散。因此， 多模光纤通常用于短距离通信和局域网等应用。
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2a=4~10 µm ，2b=125 µm (单模)
光纤分类－4 • 按套塑的情况分
按照零色散波长将单模光纤分为6种
• • • • • • 非色散位移光纤：G.652 色散位移光纤：G.653 截止波长位移光纤： G.654 非零色散位移光纤：G.655 色散平坦光纤 色散补偿光纤
3、光纤的构造
纤芯，光信号的传输 包层，限制光信号溢出 一次涂敷层（预涂层）， 保护光纤增加韧性 缓冲层，减少对光纤的压 力 二次涂敷层（套塑层）， 加强光纤的机械强度
• 纤芯：位于光纤中心部位，主要成分是高纯度 的SiO2,纯度可达99.99999%，其余成份为掺 入极少量掺杂剂，如P2O5和GeO2，掺杂剂的 作用是提高纤芯的折射率。纤芯直径一般为2a ＝3～100μm • 包层：含有少量掺杂剂的高纯度SiO2,掺杂剂 有氟或硼，其作用是降低包层折射率，包层直 径2b＝125～140μm • 一次涂层：厚度5～40μm，材料一般为环氧树 脂或硅橡胶，可承受7kg拉力 • 缓冲层：厚度100μm • 二次涂敷层：原料大都采用尼龙或聚乙烯
1966 年，英籍华裔学者高锟 (C.K.Kao) 和霍克哈姆
(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出
了利用光纤 (Optical Fiber) 进行信息传输的可能性和技术 途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。
指明通过“原材料的提纯制造出适合于 长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方 向
光纤耦合器
• • • • • 光纤的发展 光纤无源器件的蓬勃发展 耦合器件种类及应用 熔锥型光纤耦合器的制作 新型熔锥型光纤耦合器件的展望新型熔锥 型光纤耦合器研究
一、光纤的发展
1. 2. 3. 4. 光纤的诞生 光纤的构造与分类 光纤传光原理 光纤光缆的制作
1、光纤的诞生
• 在光纤出现之前，人们一直在追寻一种性能稳 定的，廉价的，方便使用的介质来传输光信号。 最初人们认识到光的直线传播，反射特性后除 了利用大气做为波导，还开始采用各种介质利 用作为光的传输介质。例如介质透镜、反射镜 波导、气体透镜波导等，使光束限制在一定范 围内并沿确定路线传播。在半导体激光器和集 成光路中用到的平面型介质波导也被尝试作为 光波导使用，由于制作成本高，工艺复杂，不 适于大量铺设。能不能象电信号依靠铜缆传输 一样，找到一种光波导来实现光信号廉价、低 损耗的稳定传输呢？
光纤通信发明家高锟(左) 1998年在英国接受IEE授予的奖章
2、光纤标准
• 通信用光纤经过二十几年的发展形成了 一系列标准。 • ITU-T国际电信联盟目前将单模光纤分为 G.652（G.652A、G.652B、G.652C和 G.652D）、G.653（G.653A和 G.653B）、G.654（G.654A、G.654B 和G.654）、G.655（G.655A、G.655B 和G.655C）以及用于S+C+L三波段传输 的G.656光纤（标准名称为《宽带光传 输用非零色散单模光纤和光缆特性》）
a 双包层
b 三角芯
c 椭圆芯
典型特种单模光纤
光纤分类－3
• 按光纤内的导模数分
– 多模光纤(MM—Multi Mode fiber) 可传输多种模式，或允许多种场结构存在 2a=50～75µm ，2b=100-200 µm （多模） – 单模光纤(SM—Single Mode fiber) 只传输一种模式
• 早在古希腊的玻璃制作工人就发现玻璃可以传输可见光，他们利 用玻璃的这种性质，制作了各种流光异彩的玻璃工艺品。十九世 纪中期英国的丁达尔(J. Tyndall)利用实验证明利用光的全反射原 理，光线在水中可以实现弯曲传播。
1、光纤的诞生
1、光纤的诞生
• 1927年英国的贝尔德(J. G.Baird)提出利用光 的全反射现象制成石英光纤，从此以后人们把 注意力集中到石英这种材料上。早期的光纤只 有纤芯，利用空气－石英构成的界面实现光线 的全反射，由于这种结构的开放性，经常引起 光线的泄漏。为解决这一问题人们实验在玻璃 纤维上涂覆塑料，以降低光线的泄漏同时对玻 璃芯起一定的保护。这时初步形成了光纤纤芯 －包层结构，但由于塑料包层难以做到均匀一 致，而且塑料包层与玻璃纤芯之间界面不够平 滑理想，光能量损失很大。
光纤分类－2
• 按照光纤横截面上折射率分布特征n(r) 分： • 阶跃型光纤，也称突变型光纤（常用SI 表示—Step Index fibber） 纤芯与包层的折射率均为一常数，其界 面处呈阶跃式变化。 • 渐变型光纤，也称梯度光纤或自聚焦光 纤（常用GI表示—Graded Index fibber ）纤芯折射率连续变化，包层的 折射率则为一常数。 • W型光纤 等
• 1层＋2层＝光纤 • 3＋4＋5层＝护层 • 5层大约0.9mm左右
3、光纤的分类－1
• 从原材料分：
– 石英系光纤 – 多组份玻璃光纤 – 氟化物光纤 – 塑料光纤 – 液芯光纤 – 掺杂光纤，如掺铒光纤
由于石英系光纤具有传输衰减小， 通信频带宽，机械强度较高等特点， 在通信系统中得到广泛应用。
1、光纤的诞生
• 1955年，美国人B. I. Hirschowitz (西斯 乔威兹) 把高折射率的玻璃棒插在低折射 率的玻璃管中，将它们放在高温炉中拉 制，得到玻璃(纤芯)－玻璃(包层)结构的 光纤，解决了光纤的漏光问题，这一结 构在后来被广泛采用，就是今天的光纤 结构。但这时的光纤损耗是非常大高于 1000 dB/km，即使是利用优质的光学玻 璃制作光纤也无法得到低损耗的光纤。 人们曾经一度对玻璃这种材料产生怀疑， 转向塑料光纤、液芯光纤的研制。
b n(r) a n(r)
b a
0 n1
n2 a b
0 n1
a n2 b
阶跃型光纤
n(r)=
渐变型光纤
n1 r≤ a
n2 a <r/a ) g ]1/2 r ≤ a
n2 [ 1 - 2Δ ]1/2 a<r≤b
Δ—相对折射率差， Δ ＝（ n1 - n2 ) / n1