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 光纖傳輸是什麼原理? |
光纖在通信上的應用，一根光纜中的其中一條光纖即可以取代一萬條以上的電話線，光纖實在是傳遞信號極其優良的工具，藉著如髮般纖細的光蕊，可以完成大量而且多重的通信工作。人類很早就知道用光來傳送信號，而用電通信事實上不過百年來歷史，1870年John Tyndal用水柱作為光介質的實驗，1930年開始採用玻璃纖維來傳送光。早期的光纖有兩大缺失，一是價昂，二是損失很大。目前這兩項問題已經克服。光纖有如下的幾個優點：
1.靈敏度高，不受電磁雜訊之干擾。
2.體積小、重量輕、壽命長、價格低廉。
3.絕緣、耐高壓、耐高溫、耐腐蝕，適於特殊環境之工作。
4.幾何形狀可依環境要求調整，信號傳輸容易。
光纖依其構造可分為：
1.核心部份 (Core) ：即光纖中傳遞光信號的部份。
2.外殼部份 (Cladding) ：即被覆在核心外圍的部份，為使光線能在核心中傳送，所以核心部份之折射射率須比外殼之折射率大，才能造成全反射。
3.保護層 (Jacket) 保護在外殼周圍，以防止損害光纖之外殼及核心。
談到光纖傳輸光線信號時，首先須對光線入射二不同介質時所發生反射及折射現象作一瞭解，利用全反射，我們可很輕易的使用光纖來改變光的行進方向，且在過程中，使光的損耗最小。光纖之損失原因，通常包含下列各項：
1.材料的吸收損失：由於光纖內含有過度金屬元素(如S_c,T_i,V,C_r,M_n......等)，這類金屬在光譜範圍有廣大的吸收帶。另外所含的OH及材料的缺陷（如光纖抽絲所引起的核心及外殼介面構造之微小變化），亦產生損失，這些都是必須在製造技術上作改進的。
2.材料的散射損失：由於材料之密度或組成不均皆產生Rayleigh 散射，其損失值與波長成正比，因此波長越長，損失越小，除了Rayleigh 散射外，尚有其他的散射行為，但影響不如Rayleigh散射來得大。
3.機械變形所引起之損失：當機械變形所引起的微曲及彎曲皆造成光纖傳送信號的損失，所謂微曲損失是指當光纖纏繞在一圓筒狀上，在這圓筒表面的不平坦會引起微曲現象，其所受到的不均勻之側面壓力造成在軸方向產生微末級的彎曲，因此而造成損失的情形。所謂彎曲損失則是指在某處之入射角比臨界角小時，光向外面折射而造成之損失。
