在通信光纤电缆中，光通过光源（LED、激光二极管）引入光纤的纤芯。 光线从纤芯的外壁（包层）反射，直到到达光纤的另一端，在那里光敏接收器将脉冲转换为数字 1 和 0。
光纤通信电缆究竟是如何工作的？
在最基本的情况下，通信光纤电缆由玻璃线组成，就像线一样，直径大约是人类头发的直径，每根线都可以以光速传输调制到光波上的信息。 它们提供比铜线电缆更大的带宽，并已成为满足互联网时代需求的首选方案，在互联网时代，大量数据（例如，流媒体应用程序）必须即时分发给数英里外的数千名订阅者。 光纤电缆不仅用于通信系统，还用于工业网络、传感和航空电子应用。
了解光纤工作原理的第一步是了解当您通过空气或水发送光时会发生什么。 光以波的形式传播。 当它穿过空气时，波会失去一些能量并变得更加分散。 结果是光束变得更宽且强度更低。 这种强度损失称为衰减。
然而，当光进入水中时，它不会损失任何能量。 相反，它会围绕水分子弯曲，使光线更容易通过。 水还会使光速减慢 1/v2，其中 v 是光在水中的速度。 这意味着在水中传播的光比在空气中传播的光传播得更远。 光纤利用这些原理将数据从一个点传输到另一个点。
当今使用的大多数光纤由纯二氧化硅制成的玻璃丝（纤芯）和掺杂二氧化硅制成的包层材料组成。 核心是如此之小，以至于只有特定波长的单条光线才能传播到尽头。 这些被称为单模光纤。 在此设计中，包层具有较低的折射率，并像镜子一样将模式保持在纤芯内。 这种现象被称为全内反射。
光纤的性能取决于它们传输光的能力。 一种测量方法是测量光纤的回波损耗（也称为插入损耗）。 回波损耗定义为正向功率与反向功率之比。 如果回波损耗高，则与回波损耗低时相比，通过光纤传输时会损失更多的光。
光纤电缆的优点
与传统铜线相比，光纤具有许多优点：
1. 更快的数据传输速度：与传统的铜线相比，光纤电缆能够以更快的速度传输更多的信息。 这使其成为需要可靠、高速数据传输的应用程序的理想选择——例如流媒体视频或互联网服务。
2. 更多带宽：光纤电缆能够同时在两个方向上传输广泛的频率，称为多路复用。 这允许在同一波长上传输更多数据，从而提供更多的带宽能力。
3. 数据丢失少：单根光纤电缆能够以极小的损耗或衰减传输信号，使其成为长距离安装和大型服务网络的理想选择。
4、抗干扰性：光在电缆中通过玻璃纤维时，几乎不受外界电场或雷达、EMI（电磁干扰）等噪声源的干扰。 这使得它们与卫星通信系统和手机信号塔等高频传输兼容。
5.提高安全性：光纤电缆也非常安全，因为如果不切入电缆本身，任何人几乎不可能拦截其信号——这一点很快就会被注意到！
通信光缆的类型
有两种基本类型的光纤，单模和多模。 单模光纤芯径更小（8.3-10微米），在带宽和传输距离更远方面具有优势，而多模光纤芯径更大（50微米或更大），可以轻松支撑大部分距离。 企业和数据中心网络，成本通常低于单模安装。
如今，光纤技术被用于许多方面。 它用于传输语音和视频信号、承载计算机数据以及远距离发送信息。
光纤用于制造内窥镜，使医生能够在不需要侵入性手术刀的情况下观察人体内部并进行手术。 大芯径光纤可以携带激光能量，以促进去除纹身、清洁历史古迹以及为激光定向防御系统提供动力。
分布式光纤传感 (DFOS) 允许将光纤的整个长度用作传感设备。 燃料管道、桥梁和飞机机翼等结构可以嵌入光纤，以检测应变、温度或声音等参数，并帮助确保其结构完整性。
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