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光纤
2025-05-14
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是"光的全反射"。
2022年，单晶有机金属钙钛矿光纤首次制成。
2023年5月，中国科学家实现千公里无中继光纤量子密钥分发。6月，中国科学家成功实现508公里光纤量子通信。
发展历史
发明
1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒前进。这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是光的全反射的作用，由于水等介质密度比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
大事记
1880 AlexandraGrahamBell发明光束通话传输
1960 电射及光纤之发明
1960 玻璃纤维的传输损耗大于1000dB/km，其他材料包括光圈波导、气体透镜波导、空心金属波导管等
1966 七月，英籍、华裔学者高锟博士（K.C.Kao）在PIEE 杂志上发表论文《光频率的介质纤维表面波导》，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性
1970美国康宁公司三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克用改进型化学相沉积法（MCVD 法）成功研制成传输损耗只有20dB/km的低损耗石英光纤。
1970 美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器
1972 传输损耗降低至4dB/km
1974 美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作法――CVD法（化学气相沉积法），使光纤传输损耗降低到1.1dB/km。
1976 美国在亚特兰大的贝尔实验室地下管道开通了世界上第一条光纤通信系统的试验线路。采用一条拥有144个光纤的光缆以44.736Mbps的速率传输信号，中继距离为10 km。采用的是多模光纤，光源用的是发光管LED，波长是0.85微米的红外光。
1976 传输损耗降低至0.5dB/km
1977 贝尔研究所和日本电报电话公司几乎同时研制成功寿命达100万小时（实用中10年左右）的半导体激光器
1977 世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为45Mb/s
1977 首次实际安装电话光纤网路
1978 FORT在法国首次安装其生产之光纤电
1979赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为"中国光纤之父"
1979 传输损耗降低至0.2dB/km
1980 多模光纤通信系统商用化（140Mb/s），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作
1990 单模光纤通信系统进入商用化阶段（565Mb/s），并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDH）的技术标准
1990 传输损耗降低至0.14dB/km，已经接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1dB/km
1990 区域网络及其他短距离传输应用之光纤
1992贝尔实验室与日本合作伙伴成功地试验了可以无错误传输9000公里的光放大器，其最初速率为5Gbps，随后增加到10Gbps
1993 SDH产品开始商用化（622Mb/s 以下）
1995 2.5Gb/s 的SDH产品进入商用化阶段
1996 10Gb/s 的SDH产品进入商用化阶段
1997 采用波分复用技术（WDM）的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH产品试验取得重大突破
2000 到屋边光纤=>到桌边光纤
2005 3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通
2005 FTTH（Fiber To The Home）光纤直接到家庭
2021 分布式光纤传感技术应用展示会在北京召开。光纤，不只是传输信号的"血管"，如今，也成为监测信号的"神经"。
2023年5月，从中国信科集团光通信技术和网络全国重点实验室（以下简称光全重）获悉，继2022年10月实现全球首次3.03Pbit/s单模19芯光纤传输系统实验后，该实验室又实现了总传输容量4.1Pbit/s，净传输容量3.61Pbit/s的单模19芯光纤传输系统实验，相比去年的纪录，传输容量提升近40%。
2023年5月，中国科学家实现千公里无中继光纤量子密钥分发。不仅创下了光纤无中继量子密钥分发距离的世界纪录，也提供了城际量子通信高速率主干链路的方案。
定义
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：缆皮、芳纶丝、缓冲层和光纤。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，常用的是9/125μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 俗称包层，包层使得光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，即涂覆层，用来保护包层。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。
说明：9/125μm指光纤的纤核为9μm，包层为125μm，9/125μm是单模光纤的一个重要的特征，50/125μm指光纤的纤核为50μm，包层为125μm，50/125μm是多模光纤的一个重要的特征。
其中金砖国家光缆计划是直接连通5个金砖国家的海底光缆项目，将于2014年初开工，2015年中启用。该项目总长3.4万千米，其中直接连通5个金砖国家的海底光缆长约2.4万千米。
2013年，全球100G光纤的收入预计将首次超过10亿美元。该公司分析了2013年一季度全球光网络市场的财务结果，发现了一些趋势，包括一个令人失望的趋势，即市场的总体增长仍然是困难的，只有日本的富士公司利润逐年增长。
虽然光纤市场在第一季度出现衰退的情况并不少见，但这次下降令人担忧是因为这已经是连续第五个季度市场有所下降，并且季度收入达到六年来的最低值。
100G光纤的情况较为乐观，不管环比、同比都表现出强劲增长。2013年一季度，100G光纤的出货量较2012年四季度增长了41%，收入较2012年四季度增长了24%。以此计算，年收入有望首次超过10亿美元。2013年一季度，有20家供应商出售100G光纤，将有更多的厂商加入市场竞争。供应商持谨慎乐观的态度，短期订单量看涨，长期订单量并不乐观。
