光纤基础知识,熔接与故障处理一，光纤基本知识1，光纤的历史光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。1966年，英籍华人高锟(C·K·Kao)预见利用玻璃可以制成衰减为20dB／km的通信光导纤维(简称光纤)。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达l000dB／km左右。1970年，美国康宁公司首先研制成衰减为20dB／km的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段，世界各国纷纷开展光纤通信的研究。高锟，华裔物理学家，生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区），拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，在香港和美国加州山景城两地居住。高锟为光纤通讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、普世誉之为“光纤通讯之父”（FatherofFiberOpticCommunications），曾任香港中文大学校长。2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯共享诺贝尔物理学奖。----光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。C·K·Kao早就指出降低玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因素。另一方面，玻璃内的OH离子对衰减也有严重的影响。到了1976年，人们设法降低OH含量后发现低衰减的长波长窗口有：1.31μm、1.55μm。1980年，光纤衰减已降低到0.2dB／km(1.55μm)，接近理论值。这样，使得进行长距离的光纤通信成为可能。与此同时，为促进光纤通信系统的实用化，人们又及时地开发出适用于长波长的光源、激光器、发光管、光检测器。应运而生的光纤成缆。光无源器件和性能测试及工程应用仪表等技术日臻成熟。这都为光纤光缆作为新的通信传输媒介奠定了良好的基础。1976年，美国西屋电气公司在亚特兰大成功地进行了世界上第一个44.736Mbit／s且传输110km的光纤通信系统的现场实验，使光纤通信向实用化迈出了第一步。历经近20年突飞猛进的发展，光纤通信速率由1978年的45Mbit／s提高到目前的40Gbit／s。---我国自70年代初就开始了光纤通信技术的研究。1977年，武汉邮电研究院研制成功中国第一根阶跃折射率分布的、波长为0.85μm多模光纤。后来又研制成单模光纤和特殊光纤以及光通信设备。现在，我国光纤通信产业已初具规模，能够生产光纤光缆、光电器件、光端机及其他工程应用方面的配套仪表器件等。由此可见，中国已具有大力发展光纤通信的综合实力。2.光纤通信使用波段----光波与无线电波相似，也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。图1-1下图所示为电磁波波谱图。可见光是人眼能看见的光，其波长范围为0.39至0.76。红外线是人眼能看不见的光，其波长范围为0.76至300。一般分为：近红外区，其波长范围为0.76至15；中红外区，其波长范围为15至25；远红外区，其波长范围为25至300。光纤通信使用波段-目前光纤通信所用光波的波长范围为=0.8～2.0，属于电磁波谱中的近红外区。其中0.8～1.0称为短波长段，1.0～2.0称为长波长段。目前光纤通信使用的波长有四个：0.85、1.31、1.49,1.55。3，光纤中的射线光学理论----光波长很短，但相对光纤的几何尺寸要大得多，因此从射线光学理论的观点出发，研究光纤中的光射线，可以直观认识光在光纤中的传播机理和一些必要的概念。本节用射线光学理论对阶跃型及渐变型多模光纤的传输特性进行分析。射线光学的基本关系式是有关其反射和折射的菲涅耳（Fresnel)定律。首先，我们来看光在分层介质中的传播，如图2-3所示。图中介质1的折射率为,介质2的折射率为，设。当光线以较小的角入射到介质界面时，部分光进入介质2并产生折射，部分光被反射。它们之间的相对强度取决于两种介质的折射率。由菲涅耳定律可知反射定律(2-1)折射定律(2-2)在时，逐渐增大，进入介质2的折射光线进一步趋向界面，直到趋于。此时，进入介质2的光强显著减小并趋于零，而反射光强接近于入射光强。当极限值时，相应的角定义为临界角。由于,所以临界角（2-3）4，光纤的分类----根据折射率在横截面上的分布形状划分时，有阶跃型...
