『壹』 光纤是由什么组成
一， 光纤的分类
光纤是光导纤维（OF：Optical Fiber）的简称。但光通信系统中常常将 Optical Fibe（光纤）又简化为 Fiber，例如：光纤放大器（FiberAmplifier）或光纤干线（Fiber Backbone）等等。有人忽略了Fiber虽有纤维的含义，但在光系统中却是指光纤而言的。因此，有些光产品的说明中，把fiber直译成“纤维”，显然是不可取的。
光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材
料作成的包层所被覆，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯中传播前进的媒体。
光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。
光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。
（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85pm 1.3pm、1.55pm）。
（2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。
（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。
（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。
（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。
二， 石英光纤
是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。
掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为1.3Pm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化绪（GeO2），包层是用SiO炸作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。
氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。由于掺氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小，而且损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。
石英光纤（Silica Fiber）与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。
三， 红外光纤
作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2pm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。
红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。
四， 复台光纤
复合光纤（Compound Fiber）在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O2）、氧化钾（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纤，特点是多成分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。
五， 氟化物光纤
氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又简称 ZBLAN（即将氟化铝（ZrF4）、氰化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝（A1F2）、氰化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～ 10pm波长的光传输业务。
由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3pm波长时可达10-2～10－3dB／km，而石英光纤在1.55pm时却在0.15～0.16dB/Km之间。
目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7pm的温敏器和热
图像传输，尚未广泛实用。
最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3pm的掺错光纤放大器（PDFA）。
六， 塑包光纤
塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。
七， 塑料光纤
这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。
原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000pm，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。
八， 单模光纤
这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤
（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。
由于，光纤的纤芯很细（约10pm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参数＜2.4时，理论上，只能形成单模传输。另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。
SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射率还低。另外，有匹配型包层光纤，其包层折射率呈均匀分布。
九， 多模光纤
将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50pm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。
MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看，在纤芯中前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传输容量较SI型大。
SI型MMF光纤的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。
十， 色散使移光纤
单模光纤的工作波长在1.3Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约0.3dB／km。此时，零色散波长恰好在1.3pm处。
石英光纤中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小（约0.2dB／km）。由于现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）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 偏派保持光纤
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 Fib-
er）。
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 Resista-
nt 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（HCF：HermeticallyCoated 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。
十七 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 Coated
Fiber）。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。
十八 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。
十九 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。
『贰』 光纤为什么掺Ge
Ge是化学元素锗的意思。锗作为一种稀散金属，最初应用于半导体领域，制作晶体管等电子元件。70年代硅的崛起使锗在电子工业领域的市场急剧萎缩。但同时锗以其良好的红外光学性能而逐渐进人红外光学领域，并成为重要的军用光学材料，一直到80年代末，该领域都是锗的最大应用市场。而用于Pgr树脂掺杂的二氧化锗和光纤掺杂的四氯化锗则在此后得到应用。随着光纤通信的飞速发展，世界锗的消费市场开始发生变化。光学用锗趋于下降，而光纤用锗则迅速上升，从而给锗的生产供应带来巨大变化。正光纤与锗1．l光纤与多媒体通信随着人类社会的不断进步，信息的传播成为物质文明高度发展的一个重要的标志。1970年美国康宁公司率先拉制出损耗为20dB／kin的光纤，成为世界上公认的第一根通信光纤，从此人类的通信技术进人光纤通信时代。随着计算机及网络技术的成熟和不断发展，以多媒体通信为主体的信息高速公路成为经济发展的重要领域和先导。光纤具有频带宽、容量大＼衰减小、抗辐射等优点而成为多媒体通信的唯一信息载体。
『叁』 光纤是什么
光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。
微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。
通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光缆分为：光纤，缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。
在多模光纤中，芯的直径是50μm和62.5μm两种， 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 以使光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层
1.光是一种电磁波
可见光部分波长范围是：390~760nm(纳米)。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：850nm，1310nm，1550nm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。
光纤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：
光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。
（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。
（2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。
（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。
（4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。
（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。
石英光纤
石英光纤（Silica Fiber）是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。
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。
掺氟光纤
掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为1.3μm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化锗（GeO2），包层是用SiO2作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。
石英光纤与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和图像传导等领域。
红外光纤
作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2μm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。
复合光纤
复合光纤（Compound Fiber）是在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O3）、氧化钾（K2O）等氧化物制作成多组分玻璃光纤，特点是多组分玻璃比石英玻璃的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。
氟氯化物光纤
氟化物光纤氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又简称 ZBLAN（即将氟化诰（ZrF2）、氟化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝（AlF3）、氟化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～10μm波长的光传输业务。由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3μm波长时可达10-2～10－3dB/km，而石英光纤在1.55μm时却在0.15-0.16dB/Km之间。目前，ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7μm的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3μm的掺镨光纤放大器（PDFA）。
塑包光纤
塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。
塑料光纤
这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000μm，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。
单模光纤
单模光纤这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。由于，光纤的纤芯很细（约10μm）而且折射率呈阶跃状分布，当归一化频率V参数<2.4时，理论上，只能形成单模传输。另外，SMF没有多模色散，不仅传输频带较多模光纤更宽，再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使传输频带更加拓宽。SMF中，因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤（DePr-essed Clad Fiber），其包层形成两重结构，邻近纤芯的包层，较外倒包层的折射率还低。
多模光纤
多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变（GI）型和阶跃（SI）型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，目前SI型MMF应用较少。
色散位移光纤
单模光纤的工作波长在1.3Pm时，模场直径约9Pm，其传输损耗约0.3dB/km。此时，零色散波长恰好在1.3pm处。石英光纤中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小（约0.2dB/km）。由于现在已经实用的掺铒光纤放大器（EDFA）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），或称其为固定偏振光纤。
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。折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。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的效果。
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在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（Al）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中，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。
十七 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。
十八 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、Al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。
十九 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）。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。
二十五 高分子光导纤维
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。
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。
二十六 保偏光纤
保偏光纤：保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信躁比，以实现对物理量的高精度测量。保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统。由于光纤陀螺及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐，属于高新科技产品，而保偏光纤又是其核心部件，因而保偏光纤一直被西方发达国家列入对我禁运的清单。保偏光纤在拉制过程中，由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降，即当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时，部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴，最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降. 这种缺陷就是影响光纤内的双折射效应. 保偏光纤中，双折射效应越强，波长越短，保持传输光偏振态越好。
『肆』 光纤的化学成分是什么
光纤有很多种，成分也不同。
一 石英光纤
石英光纤（Silica Fiber）是以二氧化硅（SiO2）为主要原料，并按不同的掺杂量，来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，已广泛应用于有线电视和通信系统。
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。
二 掺氟光纤
掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为1.3μm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化锗（GeO2），包层是用SiO2作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。
石英光纤与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和图像传导等领域。
三 红外光纤
作为光通信领域所开发的石英系列光纤的工作波长，尽管用在较短的传输距离，也只能用于2μm。为此，能在更长的红外波长领域工作，所开发的光纤称为红外光纤。红外光纤（Infrared Optical Fiber）主要用于光能传送。例如有：温度计量、热图像传输、激光手术刀医疗、热能加工等等，普及率尚低。
四 复合光纤
复合光纤（Compound Fiber）是在SiO2原料中，再适当混合诸如氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O3）、氧化钾（K2O）等氧化物制作成多组分玻璃光纤，特点是多组分玻璃比石英玻璃的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤内窥镜。
五 氟氯化物光纤
氟化物光纤氯化物光纤（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又简称 ZBLAN（即将氟化锆（ZrF2）、氟化钡（BaF2）、氟化镧（LaF3）、氟化铝（AlF3）、氟化钠（NaF）等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2～10μm波长的光传输业务。由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性，正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发，例如：其理论上的最低损耗，在3μm波长时可达10-2～10－3dB/km，而石英光纤在1.55μm时却在0.15-0.16dB/Km之间。ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗，只能用在2.4～2.7μm的温敏器和热图像传输，尚未广泛实用。最近，为了利用ZBLAN进行长距离传输，正在研制1.3μm的掺镨光纤放大器（PDFA）。
六 塑包光纤
塑包光纤（Plastic Clad Fiber）是将高纯度的石英玻璃作成纤芯，而将折射率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较，具有纤芯租、数值孔径（NA）高的特点。因此，易与发光二极管LED光源结合，损耗也较小。所以，非常适用于局域网（LAN）和近距离通信。
七 塑料光纤
这是将纤芯和包层都用塑料（聚合物）作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。原料主要是有机玻璃（PMMA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。损耗受到塑料固有的C－H结合结构制约，一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用氟索系列塑料。由于塑料光纤（Plastic Optical fiber）的纤芯直径为1000μm，比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。近年来，加上宽带化的进度，作为渐变型（GI）折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近，在汽车内部LAN中应用较快，未来在家庭LAN中也可能得到应用。
『伍』 掺稀土元素光纤定义是什么
在众多光纤传感器和光纤探测器中 ,一般都需要时间相干性低的宽带光源〔1〕。目前商用的宽带光源多为超发光二极管 (ＳＬＤ) ,但ＳＬＤ的寿命较短、波长稳定性差、输出功率低 ,并且由于空间相干性差 ,与单模光纤的耦合也受到了限制〔2〕。掺稀土元素光纤技术的日益成熟 ,以及泵浦机制的快速发展 ,为人们提供了一种方便可靠的宽带光纤光源。与ＳＬＤ相比 ,掺稀土元素光纤中的放大的自发辐射 (ＡＳＥ)具有温度稳定性强、荧光谱线宽、输出功率高 ,使用寿命长等特点 ,在光纤传感系统 (如光纤陀螺仪 )和某些信号处理、光学层析和医用光学等领域有哦。从理论和实验上分析了掺稀土元素光纤激光器的偏振和模式特性,指出其偏振特性对该光纤的传感应用很有用。从理论上分析其偏振模式。从实验上测出了其输出频谱。介绍了这种光纤激光器的主要应用,例如可以作为压敏传感元件。 简介：1794年芬兰化学家加多林（J.Gadolin）发现第一个稀土元素钇之后，吸引了许多化学家对“钇土”进行研究，经过了近50年的漫长时间，瑞典化学家莫桑德(K. G.Mosander,曾经发现铈的伯采利乌斯的学生)经过坚持不懈地努力，终于在1843年破解了“钇土”的秘密，他发现原来当初人类找到的第一个稀土“钇”并非是单纯的一种稀土，而从中分离出了三种稀土元素：钇（Y）、铽（Tb）和铒（Er）。为了纪念钇矿石发现地——斯德哥尔摩附近那个名叫伊特比（Yteerby）的小村，莫桑德截取了字母Y（已用于给钇命名）之后的两组字母分别把铽命名为Terbium，把铒命名为Erbium。 铒在地壳中的丰度为3.8ppm，仅相当于钕的1/10，本着“物以稀为贵”的原则，也应算作稀土中的“贵族”。但在重稀土中他的丰度仅次于钇和镝，甚至超过轻稀土中的铕（2.1ppm），也算是重稀土中比较富存的元素。铒除了具有稀土元素共有的化学活泼性外，它的光学特性非常突出，为其在光电子材料和器件中的应用提供了十分有利的条件。 目前铒最突出的用途是制造掺铒光纤放大器（Erbium Dopant Fiber Amplifier，简称EDFA）。掺饵光纤放大器（EDFA）是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的，它是光纤通信中最伟大的发明之一,甚至可以说是当今长距离信息高速公路的“加油站”。掺饵光纤是在石英光纤中掺入少量稀土元素铒离子（Er3+），它是放大器的核心。掺铒光纤放大光信号的原理是：当Er3+受到波长980nm或1480nm的光激发吸收泵浦光的能量后，由基态跃迁到高能级的泵浦态。由于粒子在泵浦态的寿命很短，很快以非辐射的方式由泵浦态驰豫到亚稳态，粒子在该能带有较长的寿命，逐渐积累。当有1550nm信号光通过时，亚稳态的Er3+离子以受激辐射的方式跃迁到基态，也正好发射出1550nm波长的光。这种从高能态跃迂至基态时发射的光补充了衰减损失的信号光，从而实现了信号光在光纤传播过程中随着衰减又不间断地被放大。将铒掺入普通石英光纤，再配以980纳米或1480纳米两种波长的半导体激光器，就基本构成了直接放大1550nm光信号的放大器。石英光纤可传送各种不同波长的光，但光衰率不一样，1550nm频带的光在石英光纤中传输时光衰减率最低（仅为0.15分贝/公里），衰减率几乎是下限极限。因此，光纤通信以1550nm波长的光作信号光时，光的损失最小。所以，光纤中只要掺杂几十至几百ppm的铒，就能够起到补偿通讯系统中光损耗的作用。掺铒光纤放大器就如同一个光的“泵站”，使光信号一站一站毫不减弱地传递下去，从而顺畅地开通了现代长距离大容量高速光纤通讯的技术通道。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大突破。使光纤传输的距离越来越长，并且开创了波分复用（WDM）技术。波分复用是指在一根光纤上使用不同的波长同时传送多路光波信号的一种技术。这极大地增加了光纤通信的容量，已成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。由于掺铒光纤放大器具有增益高、频带宽、噪声低、效率高，连接损耗低，偏振不灵敏等特点，近年来得到了飞速发展，成为光放大器研究发展的主要方向,极大地推动了光纤通信技术的发展。 掺铒光纤放大器问世后短短几年就迅速走向实用化，并在越洋长途光通信系统中得到了应用。在1990年到1992年不到两年的时间里光纤系统的容量增加了整整一个数量级，而在此之前为达到相同的增长却花费了整整8年时间。这充分显示出EDFA的巨大作用，为光纤通信展现了无限广阔的发展前景。掺铒光纤放大器的出现和应用改变了光纤通信发展的格局，目前它已成为光纤通信、有线电视（CATV）光信息网络系统中的关键器件之一。还研制出一种含有铒离子Er+3和镨离子Pr+3两中稀土离子的光纤放大器用玻璃光纤，该光纤可在1300 nm和1550 nm波长下使用。与仅含其中一种稀土离子的光纤放大器相比较，可以提高光纤放大器的光放大效率。目前还研制出高增益、低损耗、高度透明的Er3+全氟稀土聚合物材料，它是将硅玻璃氟化，其损耗小于5dB/km，可用于通讯网络系统中光纤和波导放大器。这些高度氟化的玻璃具有比I型和II型硅玻璃有更宽的Er3+发射宽度，从而提高了多信道放大器性能。我国研制的掺铒光纤和铒镱共掺光纤在各项性能指标和产品可靠性方面已达到国内外同类产品的先进水平。 掺铒光纤放大器属于激光相关产品，出口到北美、欧洲等国需要通过FDA（美国食品和药物管理局）的辐射安全试验认证。我国武汉光迅公司作为我国生产掺铒光纤放大器的主要开发商，已成功取得FDA的激光辐射安全认证，有了产品出口的“安全通行证”。 铒的另一个应用热点是激光，尤其是用作医用激光材料。铒激光是一种固体脉冲激光，波长为2940nm，能被人体组织中的水分子强烈吸收，从而用较小的能量获得较大的效果，可以非常精确地切割、磨削和切除软组织。铒激光治疗仪特别适用于激光美容，由于皮肤组织中的水分对波长2940 nm的铒激光的吸收比对波长1060 nm CO2激光的吸收大十多倍，对周围组织的损伤更小。铒激光“磨皮换肤术”作为当今高科技美容术，比用其他种类激光效果好，更比果酸脱皮好得多，它不影响皮肤正常的外观颜色和厚度，可以准确控制磨皮的多少和深浅。激光产生的热能还可以封闭血管，伤口不易感染，痊愈快。铒激光现已成为祛斑除皱，磨去疤痕，嫩肤美容医学的热门，尤其适合于脸部、颈部、手部的皱纹去除。同时也适用于轻度增生性疤痕、扁平疣、痤疮等，对老年斑等皮肤色素性疾病和毛发移植亦有理想的疗效。他可以使术后色素沉着被控制在最小程度，尤其适合于东方和肤色较黑人种。在把铒激光用于治疗打鼾，美白牙齿等方面也取得了不错的效果。铒激光的最大好处是不会留下疤痕，一般手术仅需要几分钟，手术安全可靠，副作用少、又不需要特殊护理。铒YAG激光还被用做白内障摘除。因为白内障晶体的主要成分是水，铒激光能量低，易被水吸收，将是一种很有发展前景的摘除白内障的手术方法。铒激光治疗仪正为激光外科开辟出越来越广阔的应用领域。 掺铒激光晶体能输出1730nm激光和1550nm激光，对人的眼睛安全，大气传输性能也较好，对战场的硝烟穿透能力较强，保密性好，不易被敌人探测，照射军事目标的对比度较大，可以制成军事上使用的对人眼安全的便携式激光测距仪。铒还被用作红外光变可见光的激光显示材料：如NaYF4:Yb3+,Er3+和 BaYF5:Yb3+,Er3+，可以把钕激光器发射的人眼看不见的1060mm的激光转换为可见光，因而可作为红外激光的显示，调试和准直。这类上转换材料已成功地用于夜视仪。此外，还开发出氟钇锂掺铒（LiYF4:Er）绿光等上转换激光材料。 Er3+加入到玻璃中可制成激光玻璃，它是目前输出脉冲能量最大，输出功率最高的固体激光材料。铒激光玻璃产生1540mm的铒激光处于人眼安全波段。可以应用于通讯和测距仪等方面。我国已利用自己制备的Er3+,Yb3+共掺磷酸盐玻璃实现了稳定的连续激光输出。 Er3+还可用作稀土上转换激光材料的激活离子。铒激光上转换材料又分为单晶(氟化物、含氧盐)和玻璃(光纤)两类，如掺铒的铝酸钇（YAP：Er3+）晶体和掺杂Er3+的ZBLAN氟化物（ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF）玻璃光纤等，现在均已经实用化。BaYF5:Yb3+，Er3+可将红外线转成可见光，这种多光子上转换发光材料已成功地用于夜视仪。 氧化铒为玫瑰红色，可应用于眼镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色，也可作为陶瓷着色剂。它能使玻璃和陶瓷呈现晶莹鲜亮的桃红色，用于美术工艺品，显示出独特的光彩和色调。 附录：稀土元素家族系列档案——铒 铒元素符号Er 英文名称Erbium 原子序数68 相对原子质量(12C = 12.0000) 167.26 发现年代 1842年 发现人 C.G. Mosander（瑞典）原 子 结 构 原子半径: 2.45 离子半径: 0.881 共价半径: 1.57 氧化态: 3 原子体积/cm3/mol: 18.4 电子构型: 1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f12 5s2p6 6s2 物理性质状态：银灰色金属。 熔点(℃)：1522 沸点(℃): 2863 比 热（J/gK）：0.17 密度 (g/cc，300K)：9.07 熔化热（KJ/mol）：19.9 蒸发热（KJ/mol）：261 导电率（106/cm ）: 0.0117 导热系数（W/cm K ）：0.143 地质 数据地壳丰度（ppm）：3.8 太平洋（ppm） 大西洋（ppm）表面: 5.9 × 10-7深处: : 8.6 × 10-7主要产地 离子型稀土矿 中国江西、广东、福建、湖南、广西等 磷钇矿 马来西亚、中国广西、广东独居石（Monazite ） （CeLaTh）PO4 澳大利亚海岸海滨、印度海滨 中国广东和台湾海滨 铈铌钙钛矿俄罗斯托姆托尔碳酸岩风化壳稀土矿 稀土配分 Er% 中国离子型稀土矿 国外稀土矿 江西龙南 江西信丰 江西寻乌 马来西亚 磷钇矿澳大利亚 独居石 俄罗斯铈铌钙钛矿 4.26 2.48 0.88 6.52 0.21 0.80 应用领域:金属、合金钕铁硼永磁合金添加剂、超磁致伸缩材料料添加剂等 单一氧化物及化合物光纤通讯放大器，激光晶体，激光玻璃、长余辉荧光粉激活剂，介电陶瓷电容器，玻璃陶瓷着色等
『陆』 一条5公里单模24芯光纤在2.5公里处添加设备 用什么材料
单模光纤
传输5公里距离可以直接达到，不需要添加什么设备，只要保证各个熔接点符合
光衰
标准就行。
『柒』 光纤的纤芯中常掺入什么来提高折射率谢谢了,在考试,急求解!!!
石英（玻璃）系列光纤，具有低耗、宽带的特点，现在已广泛应用于有线电视和通信系统。掺氟光纤（Fluorine Doped Fiber）为石英光纤的典型产品之一。通常，作为1.3Pm波域的通信用光纤中，控制纤芯的掺杂物为二氧化锗（GeO2），包层是用SiO炸作成的。但接氟光纤的纤芯，大多使用SiO2，而在包层中却是掺入氟素的。由于，瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以，希望形成折射率变动因素的掺杂物，以少为佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包层的掺杂。由于掺氟光纤中，纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小，而且损耗也接近理论的最低值。所以多用于长距离的光信号传输。石英光纤（Silica Fiber）与其它原料的光纤相比，还具有从紫外线光到近红外线光的透光广谱，除通信用途之外，还可用于导光和传导图像等领域。
『捌』 光纤中为什么要加凡士林
光纤是多个管状的线路套装上去的 平时使用时各个管之间会经常产生摩擦 加入凡士林是为了减少摩擦或者说是加滑的作用
当然 凡士林也有吸水的功效 所以也有防水的作用
『玖』 普通光纤掺什么元素
目前使用的光纤大多为石英光纤。它以纯净的二氧化硅材料为主，为了改变折射率，中间掺以合适的杂质。掺锗和磷使折射率增加，掺硼和氟使折射率降低。
『拾』 光纤同轴电缆是什么，是铜线加光纤
光缆和同轴电缆是两种不同的产品。简单的说同轴电缆和光缆最大区别就在于传输速度,光缆比同轴电缆快很多,当然光缆是目前传输速度最快的一种介质.
同轴电缆由一空心金属圆管(外导体)和一根硬铜导线(内导体)组成。内导体位于金属圆管中 心，内外导体间用聚乙烯塑料垫片绝缘。在局域网中使用的同轴电缆共有75Ω、50Ω 和93Ω三种。RG59型75Ω电缆是共用天线电视系统(CATV)采用的标准电缆，它常用于传输频 分多路FDM方式产生的模拟信号，频率可达300～400MHz，称作宽带传输，也可用于传输数字信号。50Ω同轴电缆分粗缆(RG－8型或RG－11型)和细缆(RG－58型)两种。粗缆抗干扰性能 好，传输距离较远，细缆价格低，传输距离较近，传输速率一般为10Mbps，适用于以及网。 RG－62型93Ω电缆是Arcnet网采用的同轴电缆，通常只适用于基带传输，传输速率为2～20M bps。
光缆是光纤电缆的简称，是传送光信号的介质，它由纤芯、包层和外部一层的增强强度的保护层构成。纤芯是采用二氧化硅掺以锗、磷等材料制成，呈圆柱形。外面包层用纯二氧化硅制成，它将光信号折射到纤芯中。光纤分单模和多模两种，单模只提供一条光通路，多模有多条光通路，单模光纤容量大，价格较贵，目前单模光纤芯连包层尺寸约8.3μm/125μm， 多模纤芯常用的为62.5μm/125μm。光纤只能作单向传输，如需双向通信，则应成对使用 。国内的光缆服务速度已经达到100Mbps,而服务商表示最终将把该数字提高到1Gbps到10Gbps