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在通信光纖電纜中，光通過光源(LED、激光二極管)引入光纖的纖芯。 光線從纖芯的外壁(包層)反射，直到到達光纖的另一端，在那里光敏接收器將脈沖轉換為數字 1 和 0。

(資料圖片)

在最基本的情況下，通信光纖電纜由玻璃線組成，就像線一樣，直徑大約是人類頭發的直徑，每根線都可以以光速傳輸調制到光波上的信息。 它們提供比銅線電纜更大的帶寬，并已成為滿足互聯網時代需求的首選方案，在互聯網時代，大量數據(例如，流媒體應用程序)必須即時分發給數英里外的數千名訂閱者。 光纖電纜不僅用于通信系統，還用于工業網絡、傳感和航空電子應用。

了解光纖工作原理的第一步是了解當您通過空氣或水發送光時會發生什么。 光以波的形式傳播。 當它穿過空氣時，波會失去一些能量并變得更加分散。 結果是光束變得更寬且強度更低。 這種強度損失稱為衰減。

然而，當光進入水中時，它不會損失任何能量。 相反，它會圍繞水分子彎曲，使光線更容易通過。 水還會使光速減慢 1/v2，其中 v 是光在水中的速度。 這意味著在水中傳播的光比在空氣中傳播的光傳播得更遠。 光纖利用這些原理將數據從一個點傳輸到另一個點。

當今使用的大多數光纖由純二氧化硅制成的玻璃絲(纖芯)和摻雜二氧化硅制成的包層材料組成。 核心是如此之小，以至于只有特定波長的單條光線才能傳播到盡頭。 這些被稱為單模光纖。 在此設計中，包層具有較低的折射率，并像鏡子一樣將模式保持在纖芯內。 這種現象被稱為全內反射。

光纖的性能取決于它們傳輸光的能力。 一種測量方法是測量光纖的回波損耗(也稱為插入損耗)。 回波損耗定義為正向功率與反向功率之比。 如果回波損耗高，則與回波損耗低時相比，通過光纖傳輸時會損失更多的光。

與傳統銅線相比，光纖具有許多優點：

1. 更快的數據傳輸速度：與傳統的銅線相比，光纖電纜能夠以更快的速度傳輸更多的信息。 這使其成為需要可靠、高速數據傳輸的應用程序的理想選擇——例如流媒體視頻或互聯網服務。

2. 更多帶寬：光纖電纜能夠同時在兩個方向上傳輸廣泛的頻率，稱為多路復用。 這允許在同一波長上傳輸更多數據，從而提供更多的帶寬能力。

3. 數據丟失少：單根光纖電纜能夠以極小的損耗或衰減傳輸信號，使其成為長距離安裝和大型服務網絡的理想選擇。

4、抗干擾性：光在電纜中通過玻璃纖維時，幾乎不受外界電場或雷達、EMI(電磁干擾)等噪聲源的干擾。 這使得它們與衛星通信系統和手機信號塔等高頻傳輸兼容。

5.提高安全性：光纖電纜也非常安全，因為如果不切入電纜本身，任何人幾乎不可能攔截其信號——這一點很快就會被注意到!

有兩種基本類型的光纖，單模和多模。 單模光纖芯徑更小(8.3-10微米)，在帶寬和傳輸距離更遠方面具有優勢，而多模光纖芯徑更大(50微米或更大)，可以輕松支撐大部分距離。 企業和數據中心網絡，成本通常低于單模安裝。

如今，光纖技術被用于許多方面。 它用于傳輸語音和視頻信號、承載計算機數據以及遠距離發送信息。

光纖用于制造內窺鏡，使醫生能夠在不需要侵入性手術刀的情況下觀察人體內部并進行手術。 大芯徑光纖可以攜帶激光能量，以促進去除紋身、清潔歷史古跡以及為激光定向防御系統提供動力。

分布式光纖傳感 (DFOS) 允許將光纖的整個長度用作傳感設備。 燃料管道、橋梁和飛機機翼等結構可以嵌入光纖，以檢測應變、溫度或聲音等參數，并幫助確保其結構完整性。

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