光纤导光原理和光纤材料

.光纤材料和光纤器件，光纤是光纤的简写，是一种光传输工具，它利用光在玻璃或塑料制成的纤维中全反射的原理。光纤实际上是指由透明材料制成的纤芯和包层，该包层由折射率略低于其周围纤芯的材料制成，入射到纤芯上的光信号通过包层界面反射，使光信号在纤芯中向前传播。光纤有两个主要特征：损耗和色散。光纤通信具有传输带宽宽、容量大、传输距离长、质量高、保密性好的优点。光纤的优良特性使其广泛应用于光纤通信、传感、图像传输、光传输照明和能量信号传输等领域，尤其是信息技术领域。与有线或微波通信相比，光纤通信具有以下优点：(1)传输带宽极宽，通信容量大；(2)由于光纤衰减小，没有中继设备，传输距离远；低串扰和高信号传输质量；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤体积小、重量轻，便于传输和铺设；耐化学腐蚀；光纤采用应时玻璃，原材料丰富，节约了大量有色金属。除了上述特征之外，还有直径薄、重量轻、柔软且易于铺设的光纤。光纤原料资源丰富，成本低廉。温度稳定性好，使用寿命长。由于光纤通信具有上述独特的优势，它不仅可以应用于通信主干线路，还可以应用于工业监控的电力通信控制系统，其在军事领域的应用越来越广泛。从1876年电话发明到20世纪60年代末，通信线路由铜制成。我国使用的金属护套8管同轴电缆质量为4吨/公里，有色金属消耗量太大。在1929年和1930年，美国的汉纳尔和德国的拉姆绘制了应时光纤用于光和图像的短程传输。此时，光纤波导的理论和应用技术进展相当缓慢。主要原因是当时光纤损耗太大，达到每公里几百甚至一千多分贝。这种光纤对通信没有用。世界光纤之父：高锟1966年，高锟博士发表了著名论文光频介质光纤表面波导。他明确提出，通过改进制备工艺，减少原料中的杂质，可以大大降低应时光纤的损耗，并且可以拉制损耗小于20dB/km的光纤。光纤通信的发展过程，1970年，美国康宁玻璃有限公司率先将高锟博士的科学预测变为现实，研制出波长为0.6328um、损耗为20dB/km的应时光纤，取得了重大技术突破。短短几十年间，光纤损耗从1000分贝/千米下降到0.16分贝/千米，形成了一个全球光纤通信领域的新兴产业。20世纪80年代中期，全球光纤通信开始变得实用。应时的玻璃纤维质量为27克/公里。原料便宜，传输损耗小，不受外界电磁干扰，保密性强。1993年后，全球信息高速公路的建设。到2000年，世界光纤年产量将达到6000多万公里，而已铺设的光纤总长度将达到2亿多公里。这证实了从电子到光电子的飞跃。光纤的出现推动了集成光学的发展。光纤通信的发展历程，光纤技术的发展前景，对于光纤通信来说，超高速、超大容量和超长距离传输一直是人们的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。因此，我们应该尽力而为从发展趋势来看，形成以WDM技术和光交换技术为主要技术的真正的光网络层，建立纯全光网络，消除电光瓶颈，已经成为未来光通信发展的必然趋势，是未来信息网络的核心，是通信技术发展的最高水平，甚至是理想水平。光纤、电介质光波导、空间传播光和导波光的基本概念空间传播光：在自由空间(或均匀介质)中传播的光导波光：相对于在空间中传播的光，光被限制在垂直于传播方向的部分，并且光在受限区域中传播。光波导：抑制导波光的介质平板波导矩形波导光纤(光纤)，平板波导，介质平板波导结构：抑制光波在横截面的一个方向上传播，矩形波导，脊形波导，通道波导，平面掩埋通道波导，抑制光波在横截面的两个方向上传播。12，光纤，(2)根据传输模式：中心玻璃芯较厚，为单模光纤。(3)根据光纤的折射率分布：阶跃型光纤、渐变型光纤和W型光纤。(4)根据波长划分：目前应用的光纤可以传输从紫外到近红外的波长，即0.3-1.6微米。(5)按应用划分：传输信息的光纤(光通信)和传输能量的光纤(光纤)。(2)光纤的结构和导光原理，光纤的导光条件：全反射，2-1，斯涅尔定理，当光从光密介质发射到光疏介质时，(a)折射角大于入射角；(b)临界状态：(c)全反射：2-2，光导纤维，空气，纤芯，包层，斯内尔定律，纤芯，包层，发生全反射，光可以在光纤中传播，光纤的基本概念，介质光波导的三要素：“纤芯/包