【物聯網之聲｜企業資訊】光纖的傳輸方式和光纖的使用技術有何不同

全反射的臨界角怎麼求

光纖

是光導纖維的簡寫，是一種由玻璃或塑膠製成的纖維，可作為光傳導工具。傳輸原理是‘光的全反射’。微細的光纖封裝在塑膠護套中，使得它能夠彎曲而不至於斷裂。通常，光纖的一端的發射裝置使用發光二極體（light emitting diode，LED）或一束鐳射將光脈衝傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈衝。在日常生活中，由於光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的資訊傳遞。通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆。那麼，光纖和光纜有什麼區別呢？

光纖結構原理

光導纖維是由兩層折射率不同的玻璃組成。內層為光內芯，直徑在幾微米至幾十微米，外層的直徑0。1~0。2mm。一般內芯玻璃的折射率比外層玻璃大1%。根據光的折射和全反射原理，當光線射到內芯和外層介面的角度大於產生全反射的臨界角時，光線透不過介面，全部反射。

光纖和光纜的區別

多數光纖在使用前必須由幾層保護結構包覆，包覆後的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護層和絕緣層可防止周圍環境對光纖的傷害，如水、火、電擊等。光纜分為：光纖，緩衝層及披覆。光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀遮蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。

光纖是一種傳bai輸光束的細du而柔軟的媒質。多數光纖在zhi使用前必須由幾層保護結構包覆dao，包覆後的纜線即被稱為光纜。所以光纖是光纜的核心部分，光纖經過一些構件極其附屬保護層的保護就構成了光纜。

光纖外層的保護結構可以防止周遭環境對光纖的傷害。光纜包括光纖、緩衝層及披覆。光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀遮蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。

光纖通常被紮成束，外面有外殼保護。纖芯通常是由石英玻璃製成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質地脆、易斷裂，因此需要外加一保護層。所以它們的區別就在於此。

光纖種類有哪些?

光纖種類繁多，這裡我們介紹幾種：

石英光纖

石英光纖（Silica Fiber）是以二氧化矽（SiO2）為主要原料，並按不同的摻雜量，來控制纖芯和包層的折射率分佈的光纖。石英（玻璃）系列光纖，具有低耗、寬頻的特點，已廣泛應用於有線電視和通訊系統。

石英玻璃光導纖維的優點是損耗低，當光波長為1。0~1。7μm（約1。4μm附近），損耗只有1dB/km，在1。55μm處最低，只有0。2dB/km。

摻氟光纖

摻氟光纖（Fluorine Doped Fiber）為石英光纖的典型產品之一。通常，作為1。3μm波域的通訊用光纖中，控制纖芯的摻雜物為二氧化鍺（GeO2），包層是用SiO2作成的。但接氟光纖的纖芯，大多使用SiO2，而在包層中卻是摻入氟素的。由於，瑞利散射損耗是因折射率的變動而引起的光散射現象。所以，希望形成折射率變動因素的摻雜物，以少為佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用於包層的摻雜。

石英光纖與其它原料的光纖相比，還具有從紫外線光到近紅外線光的透光廣譜，除通訊用途之外，還可用於導光和影象傳導等領域。

紅外光纖

作為光通訊領域所開發的石英系列光纖的工作波長，儘管用在較短的傳輸距離，也只能用於2μm。為此，能在更長的紅外波長領域工作，所開發的光纖稱為紅外光纖。紅外光纖（Infrared Optical Fiber）主要用於光能傳送。例如有：溫度計量、熱影象傳輸、鐳射手術刀醫療、熱能加工等等，普及率尚低。

複合光纖

複合光纖（Compound Fiber）是在SiO2原料中，再適當混合諸如氧化鈉（Na2O）、氧化硼（B2O3）、氧化鉀（K2O）等氧化物製作成多組分玻璃光纖，特點是多組分玻璃比石英玻璃的軟化點低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫療業務的光纖內窺鏡。

碳塗層光纖

在石英光纖的表面塗敷碳膜的光纖，稱之碳塗層光纖（CCF：Carbon CoatedFiber）。其機理是利用碳素的緻密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖的機械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封塗層光纖（HCF）的一種。

摻稀土光纖

在光纖的纖芯中，摻雜如鉺（Er）、欽（Nd）、鐠（Pr）等稀土族元素的光纖。1985年英國的索斯安普頓（Sourthampton）大學的佩思（Payne）等首先發現摻雜稀土元素的光纖（Rare Earth DoPed Fiber）有鐳射振盪和光放大的現象。於是，從此揭開了慘餌等光放大的面紗，現在已經實用的1。55pmEDFA就是利用摻餌的單模光纖，利用1。47pm的鐳射進行激勵，得到1。55pm光訊號放大的。另外，摻鐠的氟化物光纖放大器（PDFA）正在開發中。

2020年光纖行業現狀及市場前進規模分析

近年來，隨著網際網路、移動網際網路業務應用的蓬勃發展，我國光纖光纜產業也迎來了較快發展，國內光纖光纜需求維持著增長態勢。經過多年的高速增長，我國已經成為光纖光纜業的世界工廠，是世界光纖光纜產品的製造大國和出口大國。光纖光纜作為“寬頻中國”的重要的基石，相關光纖光纜企業將從萬億投資中獲益。我國光纖光纜行業將迎來新一輪發展契機。

隨著光纖通訊系統在上世紀80年代逐步投入商用，光纖的高頻寬、低衰減等諸多優勢使得光纖通訊技術在全球範圍內取得了飛速的發展。過去10年，在流量需求增長以及基礎網路建設共同驅動下，光纖市場獲得大發展，近10年間，全球光纖市場規模保持15%複合增長，我國保持25%複合增長，我國光纖光纜的需求佔比也從20%提升至58%。進入2017年，受光棒產能制約，以及光纖需求提升，光纖光纜價格持續保持量價齊升的高景氣。

國內光纖光纜行業目前已經形成了包括光棒製造、光纖拉絲和光纜製造等環節的完整產業鏈體系，在全球市場也具有領先地位。但是光纖光纜行業有一個最為致命的問題就是下游客戶過於集中，行業的客戶主要為三大運營商、政府及部分網際網路企業。

其中，中國移動、中國電信、中國聯通三大運營商光纖光纜需求量佔國內總需求的80%左右。因此，運營商需求對光纖光纜行業有重大影響。這就導致行業一方面週期性很強，需求隨著運營商的網路建設情況而波動；另一方面是由於過度依賴三大運營商而沒有定價權，三大運營商永遠處於強勢地位。而且由於光纖拉絲及光纜製造壁壘相對較低，國內光纖光纜企業總數已達150家以上，運營商有充分的選擇空間，因此光纖光纜廠商被運營商壓制的情況短期內難以有所改變。

中國光纖光纜產業從最初的簡單進口應用，發展成為集研發、生產和應用等全產業鏈於一體的世界最大市場經歷了40年。據不完全統計，截至2018年底，中國光纖年產能已經超過4億芯公里，佔世界總產能的60%；年自產光纖預製棒產能超過萬噸，可滿足年4億芯公里光纖生產能力。在應用方面，中國三大運營商2018年採購光纜的光纖量不少於2億芯公里，據統計佔全球光纖使用量的50%以上。

光纖接入裝置行業前景如何?

光纖接入是指伺服器端與使用者之間完全以光纖作為傳輸媒體，主要技術是光波傳輸技術，是為了滿足高速寬頻業務以及雙向寬頻業務的需要。光纖接入是指局端與使用者之間完全以光纖作為傳輸媒體。光纖接入可以分為有源光接入和無源光接入。

網路的連線末端是使用者住宅裝置。在使用者家裡，需要一個網路終接裝置將頻寬和資料流轉換成可接收的影片訊號（NTSC或PAL制）或資料連線（10兆乙太網）。有兩種裝置可採用非對林數字使用者線（ADSL和G。Lite調變解調器（用於資料業務和INTERNET接入）或處理寬頻的VDSL住宅同關（用於影片和資料業務）。

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