光纤是光导纤维（Optical Fiber）的简称。它是由玻璃、塑料和晶体等对某个波长范围透明的材料制成的，能传输光的纤维，是一种介质光波导，具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。
光纤主要由纤芯、包层和涂敷层三部分组成，如下图所示。
纤芯的作用是传导光波。
包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。纤芯和包层均由石英材料构成，只不过是为了形成光波导效应，必须使纤芯折射率高于包层折射率（即n1>n2 ），因而两者石英材料的掺杂情况不同。
涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤，同时增加光纤的柔韧性，它一般采用环氧树脂或硅橡胶。在涂敷层外，有时为了增加光纤的机械强度，满足成缆要求，在涂覆层外面还加有塑料外套。
目前主流应用的光纤有两种尺寸规格，一种是芯线标称直径规格为62.5μm/125μm（纤芯直径/包层直径，下同）或 50/125μm 的多模光纤，一种是芯线标称直径规格为 9μm/125μm的单模光纤，如下图所示。
单模光纤、多模光纤标称规格
了解了光纤的概念和结构了之后，我们再来看看其导光原理。
光纤的导光原理
光波与通信用的无线电波一样也是一种电磁波。不同的只是它的波长比无线电波的波长短很多，或者说它的频率比无线电波高很多，达到1013～1014Hz。
下图中显示出了光波在电磁波谱图中的位置。人们所能直接看到的光波，仅仅是波长从0.39μm起到0.76μm这一小段的光波，我们称之为可见光。可见光包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色，这七种颜色的光波混合在一起就成为白光。
比红光波长（ 0.76μm）更长的光波，叫红外光；比紫光波长（ 0.39μm）更短的光波，叫紫外光。人们把紫外光、红外光和可见光都归入到光波的范围。当今用作通信传输的介质—石英光纤的低衰减“窗口”为 0.6～1.6μm 的波段范围，就坐落在可见的红光波段和不可见的近红外光波段。
光波与其他波长的电磁波一样， 在真空中的传播速度为 3x108m/s。光波在均匀介质中是直线传播的，在介质中的传播速度v与其介质中的光折射率n成反比，即（C代表光速）:
光波的波长（λ）、频率（f）和波速（c）之间的关系为：
当所使用的光纤的纤芯半径 a 远大于传输光波长λ时（如多模光纤，其纤芯半径为 25～100μm ，工作波长约为 0.85μm），可用几何光学理论对光在光纤中的传播原理进行解释。
而当所使用的光纤的纤芯半径 a 接近传输光波长 λ 时（如单模光纤，其纤芯半径为4～5μm ，工作波长约为 1.55μm），则需用波动光学理论进行解释。下面将通过几何光学理论，对光在光纤中的传播原理进行简单说明。
在几何光学理论中，传输的光信号被看作是有许多条光线所组成，在一种材料（或介质）中以直线传播，并在两种介质的交界处发生反射和折射，下图（a）给出了纤芯（折射率为n1 ）和包层（折射率为n2 ）的模拟界面。一束光从纤芯射向纤芯和包层的界面，部分能量被以反射光的形式反射回纤芯，在忽略吸收的情况下，其余的能量以折射光形式传入包层。入射角是入射光线和两种介质界面的法线之间夹角，用 ፀ1表示。反射角是反射光线和法线之间的夹角，用 ፀ3表示。折射角是折射光线和法线之间的夹角，用ፀ2表示。根据几何光学原理：
反射定律： 
折射定律（斯涅尔定律）： 
当入射角θ1增大时，折射角 θ2也随着增大。如果 n1>n2，当
时，达到临界点 θ2=π⁄2 ，如上图（b）所示。随着 θ1 继续增大，折射光线消失，所有的入射光能量都被反射回纤芯。这种现象称之为全反射。达到全反射现象时的最小的入射角被称之为临界角，如上图（c）所示。
因此，根据几何光学理论，光信号是靠着光束在纤芯和包层界面的一系列全反射在光纤中向前传播的，如下图所示。
那下面来看看光纤有哪些分类吧。
光纤的分类
光纤有很多种分类的方法，我们都来总结下。
1.按其本身材料分类
（1）石英系光纤：纤芯和包层均是由高纯度的二氧化硅（SiO2）掺有适当的杂质（如B2O3、P2O5、GeO2、Ae2O3等氧化物）制成。特点是损耗低、强度大、可靠性好、但价格较高，目前应用最为广泛。
（2）石英芯塑料层光纤：纤芯采用石英制成，包层采用硅树脂。特性同石英系光纤，但价格较低。
（3）多成分玻璃光纤：一般采用SiO2、Na2O、CaO 等多组玻璃材料制成。其特点是损耗较低，但可靠性也较差。
（4）塑料光纤：纤芯和包层都由高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有机塑料）制成。具有重量轻（为石英光纤的 1⁄3～1⁄2），韧性好（直径为 2mm仍可自由弯曲不断裂，而同样粗的石英光纤已成为玻璃棒），工艺简单，成本低等优点，但损耗较大、可靠性较差。 多用于家电、音响，以及短距的图像传输。
（5）红外光纤：红外光纤是利用红外材料制成的光纤。具有极低的理论损耗极限，适用于长距离通信。
2. 按光纤横截面上折射率分布状况分类
可分为：阶跃型光纤、渐变型光纤和W 型光纤。
典型的光纤截面和相应的折射率分布图
3. 按光纤内部允许激励的电磁场总模数分类
短波长光纤：波长为 850nm的光纤。
长波长光纤：波长为 1310nm的光纤。
超长波长光纤：波长为 1550nm的光纤。
5. 按特殊用途分类
特殊用途的光纤亦称为特种光纤，是指适用于某些特殊场合的光纤。如：
保偏（单偏振）光纤、有源光纤、双包层或多包层光纤、增敏光纤、特殊涂层光纤、耐辐射光纤、发光光纤等。
6.按ITU-T 或IEC 文号分类
G.651 多模光纤
G.652 零色散点在 1310 波长左右的单模光纤
G.653 零色散点在 1550 波长左右的单模光纤
G.654 截止波长位移单模光纤
G.655 非零色散位移单模光纤
G.656 宽带光传送的非零色散光纤
G.657 接入网用弯曲衰减不敏感单模光纤
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