一，光纖的分類
光纖是光導纖維（OF：OpticalFiber）的簡稱。但光通信系統中常常將OpticalFibe（光纖）又簡化為Fiber，例如：光纖放大器（FiberAmplifier）或光纖干線（FiberBackbone）等等。有人忽略了Fiber雖有纖維的含義，但在光系統中卻是指光纖而言的。因此，有些光產品的說明中，把fiber直譯成“纖維”，顯然是不可取的。

光纖實際是指由透明材料作成的纖芯和在它周圍采用比纖芯的折射率稍低的材料作成的包層所被覆，并將射入纖芯的光信號，經包層界面反射，使光信號在纖芯中傳播前進的媒體。

光纖的種類很多，根據用途不同，所需要的功能和性能也有所差異。但對于有線電視和通信用的光纖，其設計和制造的原則基本相同，諸如：①損耗小；②有一定帶寬且色散小；③接線容易；④易于成統；⑤可靠性高；⑥制造比較簡單；⑦價廉等。

 

光纖的分類主要是從工作波長、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的，茲將各種分類舉例如下。
（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85、1.31、1.55）；短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖
（2）折射率分布：階躍（SI）型、近階躍型、漸變（GI）型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。
（3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。
（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、復合材料（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為無機材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。
（5）制造方法：預塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學汽相沉積（CVD）等，拉絲法有管律法（Rodintube）和雙坩鍋法等

二，石英光纖
是以二氧化硅（SiO2）為主要原料，并按不同的摻雜量，來控制纖芯和包層的折射率分布的光纖。石英（玻璃）系列光纖，具有低耗、寬帶的特點，現在已廣泛應用于有線電視和通信系統。

摻氟光纖（FluorineDopedFiber）為石英光纖的典型產品之一。通常，作為1.3波域的通信用光纖中，控制纖芯的摻雜物為二氧化緒（GeO2），包層是用SiO炸作成的。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。由于，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，常用于包層的摻雜。由于摻氟光纖中，纖芯并不含有影響折射率的氟素摻雜物。由于它的瑞利散射很小，而且損耗也接近理論的*低值。所以多用于長距離的光信號傳輸。

石英光纖（SilicaFiber）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，除通信用途之外，還可用于導光和傳導圖像等領域。

三，紅外光纖
作為光通信領域所開發的石英系列光纖的工作波長，盡管用在較短的傳輸距離，也只能用于2微米。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（InfraredOpticalFiber）主要用于光能傳送。例如有：溫度計量、熱圖像傳輸、激光手術刀醫療、熱能加工等等，普及率尚低。

四，復臺光纖
復合光纖（CompoundFiber）在SiO2原料中，再適當混合諸如氧化鈉（Na2O）、氧化硼（B2O2）、氧化鉀（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纖，特點是多成分玻璃比石英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。

五，氟化物光纖
氯化物光纖（FluorideFiber）是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡稱ZBLAN（即將氟化鋁（ZrF4）、氰化鋇（BaF2）、氟化鑭（LaF3）、氟化鋁（A1F2）、氰化鈉（NaF）等氯化物玻璃原料簡化成的縮語。主要工作在2～10波長的光傳輸業務。

由于ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性，正在進行著用于長距離通信光纖的可行性開發，例如：其理論上的*低損耗，在3波長時可達10-2～10－3dB／km，而石英光纖在1.55微米時卻在0.15～0.16dB/Km之間。

目前，ZBLAN光纖由于難于降低散射損耗，只能用在2.4～2.7的溫敏器和熱圖像傳輸，尚未廣泛實用。

*近，為了利用ZBLAN進行長距離傳輸，正在研制1.3微米的摻錯光纖放大器（PDFA）。

六，塑包光纖
塑包光纖（PlasticCladFiber）是將高純度的石英玻璃作成纖芯，而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較，具有纖芯租、數值孔徑（NA）高的特點。因此，易與發光二極管LED光源結合，損耗也較小。所以，非常適用于局域網（LAN）和近距離通信

七，塑料光纖
這是將纖芯和包層都用塑料（聚合物）作成的光纖。早期產品主要用于裝飾和導光照明及近距離光鍵路的光通信中。原料主要是有機玻璃（微米MA）、聚苯乙稀（PS）和聚碳酸酯（PC）。損耗受到塑料固有的C－H結合結構制約，一般每km可達幾十dB。為了降低損耗正在開發應用氟索系列塑料。由于塑料光纖（PlasticOpticalfiber）的纖芯直徑為1000微米，比單模石英光纖大100倍，接續簡單，而且易于彎曲施工容易。近年來，加上寬帶化的進度，作為漸變型（GI）折射率的多模塑料光纖的發展受到了社會的重視。*近，在汽車內部LAN中應用較快，未來在家庭LAN中也可能得到應用。

八，單模光纖
這是指在工作波長中，只能傳輸一個傳播模式的光纖，通常簡稱為單模光纖（SMF：SingleModeFiber）。目前，在有線電視和光通信中，是應用*廣泛的光纖。由于，光纖的纖芯很細（約10微米）而且折射率呈階躍狀分布，當歸一化頻率V參數＜2.4時，理論上，只能形成單模傳輸。另外，SMF沒有多模色散，不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬，再加上SMF的材料色散和結構色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使傳輸頻帶更加拓寬。
SMF中，因摻雜物不同與制造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖（DePr-essedCladFiber），其包層形成兩重結構，鄰近纖芯的包層，較外倒包層的折射率還低。另外，有匹配型包層光纖，其包層折射率呈均勻分布。
九，多模光纖
將光纖按工作彼長以其傳播可能的模式為多個模式的光纖稱作多模光纖（MMF：MUltiModeFiber）。纖芯直徑為50微米，由于傳輸模式可達幾百個，與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。在歷史上曾用于有線電視和通信系統的短距離傳輸。自從出現SMF光纖后，似乎形成歷史產品。但實際上，由于MMF較SMF的芯徑大且與LED等光源結合容易，在眾多LAN中更有優勢。所以，在短距離通信領域中MMF仍在重新受到重視。
MMF按折射率分布進行分類時，有：漸變（GI）型和階躍（SI）型兩種。GI型的折射率以纖芯中心為*高，沿向包層徐徐降低。從幾何光學角度來看，在纖芯中前進的光束呈現以蛇行狀傳播。由于，光的各個路徑所需時間大致相同。所以，傳輸容量較SI型大。SI型MMF光纖的折射率分布，纖芯折射率的分布是相同的，但與包層的界面呈階梯狀。由于SI型光波在光纖中的反射前進過程中，產生各個光路徑的時差，致使射出光波失真，色激較大。其結果是傳輸帶寬變窄，目前SI型MMF應用較少。

十，色散使移光纖

單模光纖的工作波長在1.3微米時，模場直徑約9微米，其傳輸損耗約0.3dB／km。此時，零色散波長恰好在1.3微米處。石英光纖中，從原材料上看1.55微米段的傳輸損耗*小（約0.2dB／km）。由于
現在已經實用的摻鉺光纖放大器（EDFA）是工作在1.55微米波段的，如果在此波段也能實現零色散，就更有利于應用1.55微米波段的長距離傳輸。

于是，巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結構色散的合成抵消特性，就可使原在1.3微米段的零色散，移位到1.55微米段也構成零色散。因此，被命名為色散位移光纖（DSF：DispersionShiftedFiber）。
加大結構色散的方法，主要是在纖芯的折射率分布性能進行改善。在光通信的長距離傳輸中，光纖色散為零是重要的，但不是**的。其它性能還有損耗小、接續容易、成纜化或工作中的特性變化小（包括彎曲、拉伸和環境變化影響）。DSF就是在設計中，綜合考慮這些因素。

十一，色散平坦光纖
色散移位光纖（DSF）是將單模光纖設計零色散位于1.55微米波段的光纖。而色散平坦光纖（DFF：DispersionFlattenedFiber）卻是將從1.3微米到1.55微米的較寬波段的色散，都能作到很低，幾乎達到零色散的光纖稱作DFF。由于DFF要作到1.3微米～1.55微米范圍的色散都減少。就需要對光纖的折射率分布進行復雜的設計。不過這種光纖對于波分復用（WDM）的線路卻是很適宜的。由于DFF光纖的工藝比較復雜，費用較貴。今后隨著產量的增加，價格也會降低。

十二，色散補償光纖
對于采用單模光纖的干線系統，由于多數是利用1.3微米波段色散為零的光纖構成的。可是，現在損耗*小的1.55微米，由于EDFA的實用化，如果能在1.3微米零色散的光纖上也能令1.55微米波長工作，將是非常有益的。因為，在1.3微米零色散的光纖中，1.55微米波段的色散約有16ps／km／nm之多。
如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符號相反的光纖，就可使整個光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補償光纖（DCF：DisPersionCompe-nsationFiber）。
DCF與標準的1.3微米零色散光纖相比，纖芯直徑更細，而且折射率差也較大。
DCF也是WDM光線路的重要組成部分。

十三，偏派保持光纖
在光纖中傳播的光波，因為具有電磁波的性質，所以，除了基本的光波單一模式之外，實質上還存在著電磁場（TE、TM）分布的兩個正交模式。通常，由于光纖截面的結構是圓對稱的，這兩個偏振模式的傳播常數相等，兩束偏振光互不干涉。但實際上，光纖不是完全地圓對稱，例如有著彎曲部分，就會出現兩個偏振模式之間的結合因素，在光軸上呈不規則分布。偏振光的這種變化造成的色散，稱之偏振模式色散（微米D）。對于現在以分配圖像為主的有線電視，影響尚不太大。但對于一些未來超寬帶有特殊要求的業務，如：①相干通信中采用外差檢波，要求光波偏振更穩定時；②光機器等對輸入輸出特性要求與偏振相關時；③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時；④制作利用光干涉的光纖敏感器等，凡要求偏振波保持恒定的情況下，對光纖經過改進使偏振狀態不變的光纖稱作偏振保持光纖（微米F：PolarizationMaintainingfiber），也有稱此為固定偏振光纖的。

十四，雙折射光纖
雙折射光纖是指在單模光纖中，可以傳輸相互正交的兩個固有偏振模式的光纖而言。因為，折射率隨偏報方向變異的現象稱為雙折射。在造成雙折射的方法中。它又稱作PANDA光纖，即偏振保持與吸收減少光纖（Polarization－maintai-ningANDAbsorption－reducingfiber）。它是在纖芯的橫向兩則，設置熱
膨脹系數大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中，這些部分收縮，其結果在纖芯y方向產生拉伸，同時又在x方向呈現壓縮應力。致使纖材出現光彈性效應，使折射率在X方向和y方向出現差異。依此原理達到偏振保持恒定。

十五，抗惡環境光纖
通信用光纖通常的工作環境溫度可在-40～＋60℃之間，設計時也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下，對于更低溫或更高溫以及能遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環境下，也能工作的光纖則稱作抗惡環境光纖（HardConditionResistantFiber）。
一般為了對光纖表面進行機械保護，多涂覆一層塑料。可是隨著溫度升高，塑料保護功能有所下降，致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料，如聚四氟乙稀（Teflon）等樹脂，即可工作在300℃環境。也有在石英玻璃表面涂覆鎳（Ni）和鋁（A1）等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖（HeatResistantFib-er）。
另外，當光纖受到輻射線的照射時，光損耗會增加。這是因為石英玻璃遇到輻射線照射時，玻璃中會出現結構缺陷（也稱作色心：ColourCenter），尤在0.4～0.7微米波長時損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃，就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖adiationResista-
ntFiber），多用于核發電站的監測用光纖維鏡等。

十六，密封涂層光纖
為了保持光纖的機械強度和損耗的長時間穩定，而在玻璃表面涂裝碳化硅（SiC）、碳化鈦（TiC）、碳（C）等無機材料，用來防止從外部來的水和氫的擴散所制造的光纖（HCF：HermeticallyCoatedFiber）。目前，通用的是在化學氣相沉積（CVD）法生產過程中，用碳層高速堆積來實現充分密封效應。這種碳涂覆光纖（CCF）能有效地截斷光纖與外界氫分子的侵入。據報道它在室溫的氫氣環境中可維持20年不增加損耗。當然，它在防止水分侵入延緩機械強度的疲勞進程，其疲勞系數（FatigueParameter）可達200以上。所以，HCF被應用于嚴酷環境中要求可靠性高的系統，例如海底光纜就是一例。

十七，碳涂層光纖
在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖，稱之碳涂層光纖（CCF：CarbonCoatedFiber）。其機理是利用碳素的致密膜層，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是密封涂層光纖（HCF）的一種。

十八，金屬涂層光纖
金屬涂層光纖（MetalCoatedFiber）是在光纖的表面涂布Ni、Cu、A1等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的，目的在于提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環境性光纖之一，也可作為電子電路的部件用。早期產品是在拉絲過程中，涂布熔解的金屬作成的。由于此法因被玻璃與金屬的膨脹系數差異太大，會增微小彎曲損耗，實用化率不高。近期，由于在玻璃光纖的表面采用低損耗的非電解鍍膜法的成功，使性能大有改善。

十九，摻稀土光纖
在光纖的纖芯中，摻雜如何（Er）、欽（Nd）、譜（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（RareEarthDoPedFiber）有激光振蕩和光放大的現象。于是，從此揭開了慘餌等光放大的面紗，現在已經實用的1.55微米EDFA
就是利用摻餌的單模光纖，利用1.47微米的激光進行激勵，得到1.55微米光信號放大的。另外，摻錯的氟化物光纖放大器（PDFA）正在開發中。

二十，喇曼光纖
喇曼效應是指往某物質中射人頻率f的單色光時，在散射光中會出現頻率f之外的f±fR，f±2fR等頻率的散射光，對此現象稱喇曼效應。由于它是物質的分子運動與格子運動之間的能量交換所產生的。當物質吸收能量時，光的振動數變小，對此散射光稱斯托克斯（stokes）線。反之，從物質得到能量，而
振動數變大的散射光，則稱反斯托克斯線。于是振動數的偏差FR，反映了能級，可顯示物質中固有的數值。

利用這種非線性媒體做成的光纖，稱作喇曼光纖（RF：RamanFiber）。為了將光封閉在細小的纖芯中，進行長距離傳播，就會出現光與物質的相互作用效應，能使信號波形不畸變，實現長距離傳輸。
當輸入光增強時，就會獲得相干的感應散射光。應用感應喇曼散射光的設備有喇曼光纖激光器，可供作分光測量電源和光纖色散測試用電源。另外，感應喇曼散射，在光纖的長距離通信中，正在研討作為光放大器的應用。

二十一，偏心光纖
標準光纖的纖芯是設置在包層中心的，纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同，也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀，作成不同狀態或將包層穿孔形成異型結構的。相對于標準光纖，稱這些光纖叫異型光纖。偏心光纖（ExcentricCoreFiber），它是異型光纖的一種。其纖芯設置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由于纖芯靠近外表，部分光場會溢出包層傳播（稱此為漸消彼，EvanescentWave）。
因此，當光纖表面附著物質時，因物質的光學性質在光纖中傳播的光波受到影響。如果附著物質的折射率較光纖高時，光波則往光纖外輻射。若附著物質的折射率低于光纖折射率時，光波不能往外輻射，卻會受到物質吸收光波的損耗。利用這一現象，就可檢測有無附著物質以及折射率的變化。偏心光纖（ECF）主要用作檢測物質的光纖敏感器。與光時域反射計（OTDR）的測試法組合一起，還可作分布敏感器用。

二十二，發光光纖
采用含有熒光物質制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時，產生的熒光一部分，可經光纖閉合進行傳輸的光纖。發光光纖（LuminescentFiber）可以用于檢測輻射線和紫外線，以及進
行波長變換，或用作溫度敏感器、化學敏感器。在輻射線的檢測中也稱作閃光光纖（ScintillationFiber）。發光光纖從熒光材料和摻雜的角度上，正在開發著塑料光纖。

二十三，多芯光纖
通常的光纖是由一個纖芯區和圍繞它的包層區構成的。但多芯光纖（Multi-CoreFiber）卻是一個共同的包層區中存在多個纖芯的。由于纖芯的相互接近程度，可有兩種功能。
其一是纖芯間隔大，即不產生光耦會的結構。這種光纖，由于能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中，可以作成具有多個纖芯的帶狀光纜，而在非通信領域，作為光纖傳像束，有將纖芯作成成千上萬個的。其二是使纖芯之間的距離靠近，能產生光波耦合作用。利用此原理正在開
發雙纖芯的敏感器或光回路器件。

二十四，空心光纖
將光纖作成空心，形成圓筒狀空間，用于光傳輸的光纖，稱作空心光纖（HollowFiber）。
空心光纖主要用于能量傳送，可供X射線、紫外線和遠紅外線光能傳輸。空心光纖結構有兩種：一是將玻璃作成圓筒狀，其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的??反射傳播。由于，光的大部分可在無損耗的空氣中傳播，具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內面的反射率接近1，以減少反
射損耗。為了提高反射率，有在簡內設置電介質，使工作波長段損耗減少的。例如可以作到波長10.6微米損耗達幾dB／m的。

 

 

G.652標準單模光纖

標準單模光纖是指零色散波長在1.3μm窗口的單模光纖，國際電信聯盟（ITU－T）把這種光纖規范為G.652光纖。其特點是當工作波長在1.3μm時，光纖色散很小，系統的傳輸距離只受光纖衰減所限制。但這種光纖在1.3μm波段的損耗較大，約為0.3dB/km～0.4dB/km；在1.55μm波段的損耗較小，約為0.2dB/km～0.25dB/km。色散在1.3μm波段為3.5ps/nm·km，在1.55μm波段的損耗較大，約為20ps/nm·km。這種光纖可支持用于在1.55μm波段的2.5Gb/s的干線系統，但由于在該波段的色散較大，若傳輸10Gb/s的信號，傳輸距離超過50公里時，就要求使用價格昂貴的色散補償模塊。

G.653色散位移光纖

針對衰減和零色散不在同一工作波長上的特點，20世紀80年代中期，人們開發成功了一種把零色散波長從1.3μm移到1.55μm的色散位移光纖（DSF，Dispersion－ShiftedFiber）。ITU把這種光纖的規范編為G.653。

然而，色散位移光纖在1.55μm色散為零，不利于多信道的WDM傳輸，用的信道數較多時，信道間距較小，這時就會發生四波混頻（FWM）導致信道間發生串擾。如果光纖線路的色散為零，FWM的干擾就會十分嚴重；如果有微量色散，FWM干擾反而還會減小。針對這一現象，人們研制了一種新型光纖，即非零色散光纖（NZ－DSF）———G.655。

G.654衰減*小光纖

為了滿足海底纜長距離通信的需求，人們開發了一種應用于1.55μm波長的純石英芯單模光纖，它在該波長附近上的衰減*小，僅為0.185dB/km。G.654光纖在1.3μm波長區域的色散為零，但在1.55μm波長區域色散較大，約為（17～20）ps/（nm·km）。ITU把這種光纖規范為G.654。

G.655非零色散光纖
針對色散位移光纖在1.55μm色散為零，會產生四波混頻，導致信道間發生串擾，不利于多信道的WDM系統的問題，如果有微量色散，FWM干擾反而還會減小。針對這一特點，人們研制了非零色散光纖（NZ－DSF）。非零色散光纖實質上是一種改進的色散位移光纖，其零色散波長不在1.55μm，而是在1.525μm或1.585μm處。非零色散光纖削減了色散效應和四波混頻效應，而標準光纖和色散移位光纖都只能克服這兩種缺陷中的一種，所以非零色散光纖綜合了標準光纖和色散位移光纖*好的傳輸特性，既能用于新的陸上網絡，又可對現有系統進行升級改造，它特別適合于高密度WDM系統的傳輸，所以非零色散光纖是新一代光纖通信系統的*佳傳輸介質。

全波光纖

由朗訊公司發明的全波光纖ALL－waveFiber消除了常規光纖在1385nm附近由于OH離子造成的損耗峰，損耗從原來的2dB/km降到0.3dB/km，這使光纖的損耗在1310nm～1600nm都趨于平坦。其主要方法是改進光纖的制造工藝，基本消除了光纖制造過程中引入的水分。全波光纖使光纖可利用的波長增加100nm左右，相當于125個波長通道100GHz通道間隔。全波光纖的損耗特性是很誘人的，但它在色散和非線性方面沒有突出表現。