光纖是怎么誕生的現(xiàn)在的布線和網(wǎng)絡(luò)使用了大量的光纖，我一直在想光纖是怎么誕生的呢？最近我一直在查這方面的資料，今天終于看到了相關(guān)的資料，現(xiàn)在拿來(lái)和大家分享，讓我們永遠(yuǎn)記住他們的名字：高錕（英藉華人）、美國(guó)貝爾研究所、美國(guó)康寧玻璃公司的馬瑞爾、卡普隆、凱克。下面是相關(guān)的資料：

人類(lèi)從未放棄過(guò)對(duì)理想光傳輸介質(zhì)的尋找，經(jīng)過(guò)不懈的努力，人們發(fā)現(xiàn)了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光。這種玻璃絲叫做光學(xué)纖維，簡(jiǎn)稱(chēng)“光纖”。

人們用它制造了在醫(yī)療上用的內(nèi)窺鏡，例如做成胃鏡，可以觀察到距離一米左右的體內(nèi)情況。但是它的衰減損耗很大，只能傳送很短的距離。光的損耗程度是用每千米的分貝為單位來(lái)衡量的。直到20世紀(jì)60年代，最好的玻璃纖維的衰減損耗仍在每公里1000分貝以上。每公里1000分貝的損耗是什么概念呢？每公里10分貝損耗就是輸入的信號(hào)傳送1公里后只剩下了十分之一，20分貝就表示只剩下百分之一，30分貝是指只剩千分之一……1000分貝的含意就是只剩下億百分之一，是無(wú)論如何也不可能用于通信的。因此，當(dāng)時(shí)有很多科學(xué)家和發(fā)明家認(rèn)為用玻璃纖維通信希望渺茫，失去了信心，放棄了光纖通信的研究。激光器和光纖的發(fā)明，使人們看到了光通信的曙光。而要實(shí)現(xiàn)光纖通信，還需要在激光器和光纖的性能上有重大的突破。但是在這兩方面的突破遇到了許多困難，尤其是光纖的損耗要達(dá)到可用于通信的要求，從每千米損耗1000分貝降低到20分貝似乎不太可能，以致很多科學(xué)家對(duì)實(shí)現(xiàn)光纖通信失去了信心。就在這種情況下，出生于上海的英藉華人高錕（K.C.Kao）博士(光纖之父)，通過(guò)在英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)室所作的大量研究的基礎(chǔ)上，對(duì)光波通信作出了一個(gè)大膽的設(shè)想。他認(rèn)為，既然電可以沿著金屬導(dǎo)線傳輸，光也應(yīng)該可以沿著導(dǎo)光的玻璃纖維傳輸。1966年7月，高錕就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有重大歷史意義的論文，論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因，大膽地預(yù)言，只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗從每公里1000分貝降低到20分貝／公里，從而有可能用于通信。這篇論文使許多國(guó)家的科學(xué)家受到鼓舞，加強(qiáng)了為實(shí)現(xiàn)低損耗光纖而努力的信心。世界上第一根低損耗的石英光纖――1970年，美國(guó)康寧玻璃公司的三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克成功地制成了傳輸損耗每千米只有20分貝的光纖。這是什么概念呢？用它和玻璃的透明程度比較，光透過(guò)玻璃功率損耗一半（相當(dāng)于3分貝）的長(zhǎng)度分別是：普通玻璃為幾厘米、高級(jí)光學(xué)玻璃最多也只有幾米，而通過(guò)每千米損耗為20分貝的光纖的長(zhǎng)度可達(dá)150米。這就是說(shuō)，光纖的透明程度已經(jīng)比玻璃高出了幾百倍！在當(dāng)時(shí)，制成損耗如此之低的光纖可以說(shuō)是驚人之舉，這標(biāo)志著光纖用于通信有了現(xiàn)實(shí)的可能性。1970年激光器和低損耗光纖這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，使光纖通信開(kāi)始從理想變成可能，這立即引起了各國(guó)電信科技人員的重視，他們競(jìng)相進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。1974年美國(guó)貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作法――CVD法（汽相沉積法），使光纖損耗降低到1分貝／公里；1977年，貝爾研究所和日本電報(bào)電話(huà)公司幾乎同時(shí)研制成功壽命達(dá)100萬(wàn)小時(shí)（實(shí)用中10年左右）的半導(dǎo)體激光器，從而有了真正實(shí)用的激光器。1977年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥市投入商用，速率為45Mb／s。進(jìn)入實(shí)用階段以后，光纖通信的應(yīng)用發(fā)展極為迅速，應(yīng)用的光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)多次更新?lián)Q代。70年代的光纖通信系統(tǒng)主要是用多模光纖，應(yīng)用光纖的短波長(zhǎng)（850納米）波段，（1納米=1000兆分之一米，即米）。80年代以后逐漸改用長(zhǎng)波長(zhǎng)（1310納米），光纖逐漸采用單模光纖，到90年代初，通信容量擴(kuò)大了50倍，達(dá)到2.5Gb／s。進(jìn)入90年代以后，傳輸波長(zhǎng)又從1310納米轉(zhuǎn)向更長(zhǎng)的1550納米波長(zhǎng)，并且開(kāi)始使用光纖放大器、波分復(fù)用（WDM）技術(shù)等新技術(shù)。通信容量和中繼距離繼續(xù)成倍增長(zhǎng)。廣泛地應(yīng)用于市內(nèi)電話(huà)中繼和長(zhǎng)途通信干線，成為通信線路的骨干。光纖資料大全之光纖分類(lèi)光纖的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法也是各種各樣的。從材料角度分

按照制造光纖所用的材料分類(lèi)，有石英系光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖等。塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）制成的。它的特點(diǎn)是制造成本低廉，相對(duì)來(lái)說(shuō)芯徑較大，與光源的耦合效率高，耦合進(jìn)光纖的光功率大，使用方便。但由于損耗較大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離低速率通信，如短距離計(jì)算機(jī)網(wǎng)鏈路、船舶內(nèi)通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纖。按傳輸模式分

按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)文９饫w和多模光纖。多模光纖的纖芯直徑為50~62.5μm，包層外直徑125μm，單模光纖的纖芯直徑為8.3μm，包層外直徑125μm。光纖的工作波長(zhǎng)有短波長(zhǎng)0.85μm、長(zhǎng)波長(zhǎng)1.31μm和1.55μm。光纖損耗一般是隨波長(zhǎng)加長(zhǎng)而減小，0.85μm的損耗為2.5dB/km,1.31μm的損耗為0.35dB/km，1.55μm的損耗為0.20dB/km，這是光纖的最低損耗，波長(zhǎng)1.65μm以上的損耗趨向加大。由于OHˉ的吸收作用，0.90~1.30μm和1.34~1.52μm范圍內(nèi)都有損耗高峰，這兩個(gè)范圍未能充分利用。80年代起，傾向于多用單模光纖，而且先用長(zhǎng)波長(zhǎng)1.31μm。多模光纖

多模光纖(Multi

Mode

Fiber)：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(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖

單模光纖(Single

Mode

Fiber)：中心玻璃芯很細(xì)(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，適用于遠(yuǎn)程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。后來(lái)又發(fā)現(xiàn)在1.31μm波長(zhǎng)處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，大小也正好相等。這就是說(shuō)在1.31μm波長(zhǎng)處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來(lái)看，1.31μm處正好是光纖的一個(gè)低損耗窗口。這樣，1.31μm波長(zhǎng)區(qū)就成了光纖通信的一個(gè)很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。1.31μm常規(guī)單模光纖的主要參數(shù)是由國(guó)際電信聯(lián)盟ITU－T在G652建議中確定的，因此這種光纖又稱(chēng)G652光纖。

最佳傳輸窗口為依據(jù)

按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上，如1300μm。色散位移型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：1300μm和1550μm。我們知道單模光纖沒(méi)有模式色散所以具有很高的帶寬，那么如果讓單模光纖工作在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)，不就可以實(shí)現(xiàn)高帶寬、低損耗傳輸了嗎？但是實(shí)際上并不是這么簡(jiǎn)單。常規(guī)單模光纖在1.31μm處的色散比在1.55μm處色散小得多。這種光纖如工作在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)，雖然損耗較低，但由于色散較大，仍會(huì)給高速光通信系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。因此，這種光纖仍然不是理想的傳輸媒介。為了使光纖較好地工作在1.55μm處，人們?cè)O(shè)計(jì)出一種新的光纖，叫做色散位移光纖（DSF）。這種光纖可以對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償，使光纖的零色散點(diǎn)從1.31μm處移到1.55μm附近。這種光纖又稱(chēng)為1.55μm零色散單模光纖，代號(hào)為G653。G653光纖是單信道、超高速傳輸?shù)臉O好的傳輸媒介?，F(xiàn)在這種光纖已用于通信干線網(wǎng)，特別是用于海纜通信類(lèi)的超高速率、長(zhǎng)中繼距離的光纖通信系統(tǒng)中。色散位移光纖雖然用于單信道、超高速傳輸是很理想的傳輸媒介，但當(dāng)它用于波分復(fù)用多信道傳輸時(shí)，又會(huì)由于光纖的非線性效應(yīng)而對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生干擾。特別是在色散為零的波長(zhǎng)附近，干擾尤為嚴(yán)重。為此，人們又研制了一種非零色散位移光纖即G655光纖，將光纖的零色散點(diǎn)移到1.55μm

工作區(qū)以外的1.60μm以后或在1.53μm以前，但在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)仍保持很低的色散。這種非零色散位移光纖不僅可用于現(xiàn)在的單信道、超高速傳輸，而且還可適應(yīng)于將來(lái)用波分復(fù)用來(lái)擴(kuò)容，是一種既滿(mǎn)足當(dāng)前需要，又兼顧將來(lái)發(fā)展的理想傳輸媒介。還有一種單模光纖是色散平坦型單模光纖。這種光纖在1.31μm到1.55μm整個(gè)波段上的色散都很平坦，接近于零。但是這種光纖的損耗難以降低，體現(xiàn)不出色散降低帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，所以目前尚未進(jìn)入實(shí)用化階段。

按折射率分布分

按折射率分布情況分：階躍型和漸變型光纖。階躍型：光纖的纖芯折射率高于包層折射率，使得輸入的光能在纖芯一包層交界面上不斷產(chǎn)生全反射而前進(jìn)。這種光纖纖芯的折射率是均勻的，包層的折射率稍低一些。光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的，只有一個(gè)臺(tái)階，所以稱(chēng)為階躍型折射率多模光纖，簡(jiǎn)稱(chēng)階躍光纖，也稱(chēng)突變光纖。這種光纖的傳輸模式很多，各種模式的傳輸路徑不一樣，經(jīng)傳輸后到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間也不相同，因而產(chǎn)生時(shí)延差，使光脈沖受到展寬。所以這種光纖的模間色散高，傳輸頻帶不寬，傳輸速率不能太高，用于通信不夠理想，只適用于短途低速通訊，比如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。這是研究開(kāi)發(fā)較早的一種光纖，現(xiàn)在已逐漸被淘汰了。為了解決階躍光纖存在的弊端，人們又研制、開(kāi)發(fā)了漸變折射率多模光纖，簡(jiǎn)稱(chēng)漸變光纖。漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高次模的光按正弦形式傳播，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(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。漸變光纖的包層折射率分布與階躍光纖一樣，為均勻的。漸變光纖的纖芯折射率中心最大，沿纖芯半徑方向逐漸減小。由于高次模和低次模的光線分別在不同的折射率層界面上按折射定律產(chǎn)生折射，進(jìn)入低折射率層中去，因此，光的行進(jìn)方向與光纖軸方向所形成的角度將逐漸變小。同樣的過(guò)程不斷發(fā)生，直至光在某一折射率層產(chǎn)生全反射，使光改變方向，朝中