![光纖光學[物理學科名詞]](/img/8/c38/nBnauM3XxQDNygjNxADOyUTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwgzL0AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg "光纖光學[物理學科名詞]")
簡介
光纖光學在如今的生活中用於廣泛，比如上網際網路，看電視......無一不用光纖——可以說光纖光學是人們生活的一種基礎。
起源
現在的布線和網路使用了大量的光纖，我一直在想光纖是怎么誕生的呢？最近我一直在查這方面的資料，今天終於看到了相關的資料，現在拿來和大家分享，讓我們永遠記住他們的名字：高錕（英藉華人）、美國貝爾研究所、美國康寧玻璃公司的馬瑞爾、卡普隆、凱克。下面是相關的資料：
人類從未放棄過對理想光傳輸介質的尋找，經過不懈的努力，人們發現了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光。這種玻璃絲叫做光學纖維，簡稱“光纖”。 人們用它製造了在醫療上用的內窺鏡，例如做成胃鏡，可以觀察到距離一米左右的體內情況。但是它的衰減損耗很大，只能傳送很短的距離。光的損耗程度是用每千米的分貝為單位來衡量的。直到20世紀60年代，最好的玻璃纖維的衰減損耗仍在每公里1000分貝以上。每公里1000分貝的損耗是什麼概念呢？每公里10分貝損耗就是輸入的信號傳送1公里後只剩下了十分之一，20分貝就表示只剩下百分之一，30分貝是指只剩千分之一……1000分貝的含意就是只剩下億百分之一，是無論如何也不可能用於通信的。因此，當時有很多科學家和發明家認為用玻璃纖維通信希望渺茫，失去了信心，放棄了光纖通信的研究。
雷射器和光纖的發明，使人們看到了光通信的曙光。而要實現光纖通信，還需要在雷射器和光纖的性能上有重大的突破。但是在這兩方面的突破遇到了許多困難，尤其是光纖的損耗要達到可用於通信的要求，從每千米損耗1000分貝降低到20分貝似乎不太可能，以致很多科學家對實現光纖通信失去了信心。就在這種情況下，出生於上海的英藉華人高錕（K.C.Kao）博士(光纖之父)，通過在英國標準電信實驗室所作的大量研究的基礎上，對光波通信作出了一個大膽的構想。他認為，既然電可以沿著金屬導線傳輸，光也應該可以沿著導光的玻璃纖維傳輸。1966年7月，高錕就光纖傳輸的前景發表了具有重大歷史意義的論文，論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因，大膽地預言，只要能設法降低玻璃纖維的雜質，就有可能使光纖的損耗從每公里1000分貝降低到20分貝/公里，從而有可能用於通信。這篇論文使許多國家的科學家受到鼓舞，加強了為實現低損耗光纖而努力的信心。
世界上第一根低損耗的石英光纖――1970年，美國康寧玻璃公司的三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克成功地製成了傳輸損耗每千米只有20分貝的光纖。這是什麼概念呢？用它和玻璃的透明程度比較，光透過玻璃功率損耗一半（相當於3分貝）的長度分別是：普通玻璃為幾厘米、高級光學玻璃最多也只有幾米，而通過每千米損耗為20分貝的光纖的長度可達150米。這就是說，光纖的透明程度已經比玻璃高出了幾百倍！在當時，製成損耗如此之低的光纖可以說是驚人之舉，這標誌著光纖用於通信有了現實的可能性。
1970年雷射器和低損耗光纖這兩項關鍵技術的重大突破，使光纖通信開始從理想變成可能，這立即引起了各國電信科技人員的重視，他們競相進行研究和實驗。1974年美國貝爾研究所發明了低損耗光纖製作法――CVD法（汽相沉積法），使光纖損耗降低到1分貝/公里；1977年，貝爾研究所和日本電報電話公司幾乎同時研製成功壽命達100萬小時（實用中10年左右）的半導體雷射器，從而有了真正實用的雷射器。1977年，世界上第一條光纖通信系統在美國芝加哥市投入商用，速率為45Mb/s。
進入實用階段以後，光纖通信的套用發展極為迅速，套用的光纖通信系統已經多次更新換代。70年代的光纖通信系統主要是用多模光纖，套用光纖的短波長（850納米）波段，（1納米=1000兆分之一米，即米）。80年代以後逐漸改用長波長（1310納米），光纖逐漸採用單模光纖，到90年代初，通信容量擴大了50倍，達到2.5Gb/s。進入90年代以後，傳輸波長又從1310納米轉向更長的1550納米波長，並且開始使用光纖放大器、波分復用（WDM）技術等新技術。通信容量和中繼距離繼續成倍增長。廣泛地套用於市內電話中繼和長途通信幹線，成為通信線路的骨幹。
原理
那么，光纖（光學）的原理是什麼呢？原來，每根如同玻璃絲一樣的光纖，都是十分牢固的。而且，所有的光都會在它們中全反射，這是一種光的特殊傳播，使信號準確無誤地傳輸入了我們的生活之中。
理論框架
第1 光纖光學基礎，介紹光纖基本結構及分類、 描述光纖的重要參量、光纖的光學與物化特性
第2 光纖光學的基本理論 ，包括光纖的光線理論、光纖的波動理論。其中光纖的光線理論分析介紹均勻光纖的光線理論分析、漸變光纖的光線理論分析；光纖的波動理論分析介紹均勻光纖的波動理論分析、 漸變光纖的波動理論分析第第3 單模光纖的性質及分析
第4 光纖無源和有源器件
第5 光纖技術及其套用
第6 光纖光柵及其套用
第7 光纖特徵參數的測量
第8 光纖非線性效應及其套用
光纖（光學）之父
中文名： 高錕 外文名： Charles K.Kao 國籍：英國和美國 出生地：江蘇省金山縣
出生日期： 1933年11月4日 職業： 物理學家 畢業院校：伍爾維奇理工學院擁有英國和美國雙重國籍的物理學家、香港中文大學前校長、2009年諾貝爾物理學獎得主。 2009入選中國世界紀錄協會世界光纖第一人。而他研究的，正是光纖光學！
圖書信息
出版時間： 2008年03月
ISBN: 9787030213662
開本： 16開
定價: 28.00 元
內容簡介
本書較系統地論述了光纖光學的基本理論及光纖的傳輸特性與主要性能參數的測試技術，介紹了一些正在發展的有源與無源光纖器件，並闡述了光纖在通信和感測方面的套用。全書內容全面、系統，理論敘述深入淺出，注重介紹各種實用技術和研究成果，每章後還附有習題與參考文獻，以供讀者複習與進一步研究之用。
本書可作為光電子技術、信息與通信技術等專業本科生教材和相近專業研究生的參考書，也可供有關工程技術人員、科研人員和教師閱讀參考。
圖書目錄
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 光纖及其分類
1.3 光纖的製備工藝
1.4 光纖光學的發展
習題與思考
參考文獻
第2章 光纖光學的基本方程
2.1 麥克斯韋方程與亥姆霍茲方程
2.2 程函方程與射線方程
2.3 波導場方程
2.4 模式及其基本性質
習題與思考
參考文獻
第3章 階躍折射率分布光纖
3.1 幾何光學方法分析
3.2 波導場方程及導模本徵解
3.3 本徵值方程
3.4 模式分析
3.5 弱導光纖與線偏振模
習題與思考
參考文獻
第4章 漸變折射率分布光纖
4.1 幾何光學方法分析
4.2 波導場方程及模式性質
4.3 平方律折射率分布光纖中的導模場解
4.4 任意折射率分布光纖中的導模場解
4.5 單模光纖中的導模場解
習題與思考
參考文獻
第5章 光纖的特徵參數與測試技術
5.1 光纖的損耗
5.2 光纖的色散與頻寬
5.3 單模光纖模場半徑
5.4 單模光纖截止波長
5.5 光纖參數測試技術
習題與思考
參考文獻
第6章 光纖無源及有源器件
6.1 自聚焦透鏡
6.2 光纖定向耦合器
6.3 光隔離器與環行器
6.4 光纖光柵
6.5 光纖放大器與光纖雷射器
習題與思考
參考文獻
第7章 光纖的連線與耦合
7.1 光纖-光纖的連線損耗
7.2 光纖固定接續
7.3 光纖活動連線器
7.4 光纖-光源的耦合
7.5 光纖-光無源器件的耦合
習題與思考
參考文獻
第8章 光子晶體光纖
8.1 光子晶體光纖的基本原理
8.2 光子晶體光纖的基本理論
8.3 光子晶體光纖的製備
8.4 光子晶體光纖的套用技術
習題與思考
參考文獻
第9章 特種光纖與光纜
9.1 色散位移與色散平坦光纖
9.2 色散補償光纖
9.3 全波光纖
9.4 保偏光纖
9.5 紅外光纖
9.6 衰減場光纖
9.7 照明光纖
9.8 其他特種光纖
9.9 光纖成纜技術
習題與思考
參考文獻
第10章 光纖套用技術
參考文獻
