光纖通信因其通信容量大、傳輸距離遠，已經是現代通信的主要支柱之一。下面将有一大波動圖，讓你簡單直觀的了解光纖通信背後的原理。

1 電磁波譜

光纖通信的工作波長位于近紅外區。

分為如下幾個波段：O波段、E波段、S波段、C波段、L波段和U波段，如下圖：

可參考文章：《認識光》

2 光纖結構

裸纖一般分為纖芯（core）、包層（cladding）、塗敷層

可參考文章：《光纖的結構》

3 光纖的全反射

4 單模光纖與多模光纖

外徑一般約125um，單模的内徑 9um

外徑一般約125um，多模的内徑50/62.5um

可參考文章：《單模光纖/多模光纖》

5 數值孔徑（NA）

數值也徑（Numerical Aperture）隻有在某個角度範圍内的入射光可以在光纖中傳輸。角度α的正弦值=數值孔徑（NA = sinα）

6 光的散射

光通過不均勻介質時偏離原方向傳播的現象會造成能量損失，稱之為光的散射。

7 瑞利散射

瑞利散射（Rayleigh Scattering ）屬于散射的一種情況，又稱“分子散射”。粒子尺度遠小于入射光波長時（小于波長的十分之一），其各方向上的散射光強度是不一樣的，該強度與入射光的波長四次方成反比，這種現象稱為瑞利散射。

8 背向散射

背向散射（Backscatter）是指光纖中的光功率絕大部分為前向傳播,但有很少部分朝發光器背向散射。在發光器處利用分光器觀察背向散射的時間曲線,從一端不僅能測量接入的均勻光纖的長度和衰減,而且能測出局部的不規則性、斷點及在接頭和連接器引起的光功率損耗。如OTDR正是利用背向散射原理。

9 菲涅爾反射

菲涅爾反射（Fresnel Reflection）是指當光入射到折射率不同的兩個媒質分界面時，一部分光會被反射的現象。如果光在光纖中的傳輸路徑為光纖—空氣—光纖，由于光纖和空氣的折射率不一樣，将産生菲涅爾反射。

10 色度色散（CD）

色度色散（Chromatic dispersion）是由于光纖材料石英玻璃對不同光頻的折射率不同，而光源具有一定的光譜寬度，不同的光頻引起的群速率也不同，從而造成了光脈沖的展寬。它包括：材料色散和波導色散。

可參考：《相速度和群速度：色散》、《波分系統中的色度色散CD》

（1）材料色散

材料色散是由光纖材料自身特性造成的。石英玻璃的折射率，嚴格來說，并不是一個固定的常數，而是對不同的傳輸波長有不同的值。光纖通信實際上用的光源發出的光，并不是隻有理想的單一波長，而是有一定的波譜寬度。

（2）波導色散

對于光纖的某一傳輸模式，在不同的光頻下的群速度不同引起的脈沖展寬。它與光纖結構的波導效應有關，因此也被成為結構色散。

11 光纖的折射率

可參考文章：《階躍光纖/漸變光纖》

12 模場直徑（MFD）

模場直徑（Mode Field Diameter）是用來表征在單模光纖的纖芯區域基模光的分布狀态。基模在纖芯區域軸心線處光強最大,并随着偏離軸心線的距離增大而逐漸減弱。一般将模場直徑定義為光強降低到軸心線處最大光強的1/(e^2)的各點中兩點最大距離。

可參考文章：《光纖通信：模場直徑和截止波長是什麼？》

13 光纖衰減

光纖損耗（Optical Attenuation）所謂損耗是指光纖每單位長度上的衰減，單位為dB/km。光纖損耗的高低直接影響傳輸距離或中繼站間隔距離的遠近，因此，了解并降低光纖的損耗對光纖通信有着重大的現實意義。

光纖彎曲損耗

光纖對彎曲非常敏感，如果彎曲半徑 <20x 外徑，大部分光都會從塗層溢出。兩種彎曲都會發生光損耗：Macrobend（宏彎） 和Microbend（微彎）。

Macrobend

當Macrobend彎曲被糾正，可以得到恢複。

Microbend

Microbend無法恢複，比如由線纜捆紮過緊造成。

14 光纖的熔接

15 光纖連接器

光纖适配器

光纖接頭的截面分為PC、UPC、APC。

16 耦合器（Coupler）

光纖耦合器将光信号從一條光纖中分至多條光纖中的無源光器件。

源自：通信百科

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