光纤
什么是光纤？
光纤是细如发丝的玻璃或塑料丝束，可以像电缆传输电力一样远距离传输光。 光纤广泛用于电信、数据通信、激光束传输、传感、医疗应用等领域。
光纤对现代生活产生了巨大的影响。 事实上，您现在读到的词在从网络服务器传送到您设备的这一过程中的某一段就是通过光纤传输的。
除了电信之外，光纤还用于许多其他方面，包括外科手术系统和高功率工业激光系统中的激光束传输。 同时，光纤也是建筑物、桥梁和发电厂导航系统和传感系统中的组件。 不仅如此，光纤还有许多其他专门用途。
工作原理
光缆的功能与水管非常相似。 光从一端进入，从另一端出去。 而且，就像水管一样，光纤的路径可以很长，可达几公里，并且能够弯曲和穿过弯道。 这一特性为光纤在系统中的实施方式提供了巨大的灵活性（确实如此！）。 再加上能够以非常低的损耗长距离传输光，这使得光纤得到了广泛应用并取得了商业上的成功。
光纤的基本操作机制实际上非常简单。 基本的光纤包含一个圆形横截面的纤芯，纤芯被第二种材料包裹，称为包层，这种材料具有较低的折射率。
光线以适当的角度引入光纤一端，穿过纤芯并保持在光纤中，直到从另一端射出。 发生这种情况是因为内部全反射。 当在材料中传播的光遇到折射率较低的第二种介质的界面时，就会发生这种情况。 如果光线以足够低的角度触碰到界面，就会被完全反射，所有光线都不会逸出。 任何在水下抬头看水面的人都会经历同样的现象。 您可以直接看到自己的正上方，但当您尝试从离正上方足够远的角度看表面时，却看不到外面。
虽然概念上很简单，但现实世界中的光纤在设计和制造方面实际上都相当复杂。 对于满足特定应用的各种性能和成本目标而言，这很有必要。
光纤类型
光纤可以根据其所服务的市场，以及各种性能或结构特征进行分类。 简单的分类方式是按应用；这通常分为电信/数据通信，然后将所有其他应用归为一类。 后面一类通常称为“特种光纤”。
按设计和功能分类，有几种不同基本类型的光纤，下面对这些类型的光纤以及它们的各种设计变体进行了介绍。 通常，一根光纤可能有多种分类方法。 例如，单模光纤可以保持偏振，而且传输速度超快。
光纤类型 |
特性和用途 |
单模 |
单模光纤的纤芯直径非常小，只有超低（以及物理上超小）的横模才能传播。 这会从多个方面影响性能。 对于电信应用来说，单模光纤可以减少光纤衰减和色散。 这就是在长途电信中广泛应用单模光纤的原因。 单模光纤的输出可以聚焦到尽可能小的光斑尺寸。 这使得单模光纤可以用于许多科学和工业激光应用，在光纤激光器的构造中更是如此。 |
多模 |
多模光纤具有足够大的纤芯直径，允许高阶横模穿过光纤。 这一特性通常使它们能够传输更多的光功率，但也会带来更高的色散。 多模光纤的制造成本通常也低于单模光纤。 总之，这些特性使它们在短距离数据通信应用中很受欢迎。 此类光纤还广泛用于材料加工、外科手术和光谱应用中的高功率激光器的光束传输。 |
保偏产品 |
通常，光纤内的双折射会扰乱输入偏振，因为光沿着电缆传播。 保偏光纤适用于不希望出现这种情况的应用。 这些应用包括一些高端网络应用、激光放大器、IFOG 和许多传感系统。 保偏光纤并非旨在消除双折射。 相反，它们是单模光纤，能够以非常独特的方式尽可能增加双折射。 结果是功率在传播时不会从一种偏振态耦合到另一种偏振态；这就保持了偏振的输入状态。 |
传感光纤 |
尽管传感光纤经常使用纯硅芯结构，但它实际上更多地是一个基于应用而不是设计的类别。 传感纤维通常采用具有高度耐热性、耐化学性和耐氢性的材料和设计。 大多数用于温度、压力、流量、声学和应变的光纤传感器都基于从沿光纤长度的布里渊散射或瑞利散射或从嵌入特定位置的光纤布拉格光栅 (FBG) 产生的信号。 |
激光器和放大器 |
这些是“有源光纤”，构成光纤激光器和其他几种类型光放大器的基础。 它们掺入掺杂剂以沿光纤长度产生激光作用（光放大）。 通常，泵浦光被耦合到熔覆中，这种能量被用来放大引入光纤端的种子光。 它们通常与随附的无源光束传输光纤一起生产，该光纤与有源光纤专门匹配。 无源光纤保持了来自有源光纤的光所具有的光学特性，并提供尽可能高的传输和功率处理能力，通常可以达到几千瓦的水平。 |
超快激光 |
这包括专门设计用于短脉冲宽度和高峰值功率的有源和无源光纤。 应用包括超快光纤激光器、啁啾脉冲放大、窄线宽放大器和倍频。 根据具体用途，超快光纤有许多不同的设计形式。 但它们通常都需要严格的偏振和色散控制、较高的光束质量和较低的光暗化。 |
光纤是如何制造的？
一根可能长达几千米的光纤电缆最初是一根只有一两米长的玻璃管。 采用化学过程改变管内径上的材料并增加其折射率。 然后，将管子折叠成一个实心圆柱体，从这个实心圆柱体的中心切下一块，制成所谓的预制件。
将预制件放入拉丝塔中。 将其加热至软化，然后拉动末端形成一根细线。 细线连续缠绕在滑轮上以生产电缆。 在此过程中，将聚合物涂层覆盖到光纤的表面。 这将使成品光纤更坚固且更易于处理。
有些光纤不是圆对称的。 一个示例是“熊猫”型保偏光纤。 要制造这类型的光纤预制件，需要完成一系列更加复杂的步骤。
Coherent 高意提供种类繁多的特种光纤，包括激光和放大器光纤、高功率激光束传输光纤、针对医疗应用优化的光纤、针对传感应用的光纤，以及更多其他光纤类型。 我们可以定制光纤以满足特定的客户需求，并将光纤集成到光纤组件中，包括连接器、光学器件等。