光纤的结构

　　光纤是光导纤维的简称，是由折射率不同的纤芯和包层组成的，其直径大约为0.1mm。它是一种介质光波导，具有把光封闭在其中并使之沿轴向传播的导波结构。光纤与一般金属导线的作用相同，都用于传输信息，但信息传输方式根本不同。金属导线依靠电子传输信息，而光纤依靠光子传输信息。

光纤的组成

　　光纤是一种由高度透明的石英(或其他材料)经复杂的工艺拉制而成的光波导材料。光纤的典型结构为多层同轴圆柱体，一般是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层以及涂覆层和护套构成的，其结构如下图所示。纤芯和包层作为光纤结构的主体，对光波的传播起着决定性作用。涂敷层与护套的作用则是隔离杂散光、提高光纤强度、保护光纤等。

　　光纤芯的折射率较高，是光波的传输介质，其材料的主要成分为含量高达99.999%的二氧化硅(SiO2)，其中掺杂极少量的其他材料，如掺入少量的二氧化锗(GeO2)、五氧化二磷(P2O5)等，以提高纤芯的折射率。

　　包层为紧贴纤芯的材料层，与纤芯共同构成光波导。材料一般为纯二氧化硅(SiO2)，有时也掺杂微量的三氧化二硼(B2O3)，以降低包层的折射率。包层的外径一般为125～140μm，主要起着限制光强在纤芯中传输的作用。包层折射率略小于纤芯材料的折射率。

　　为了增强光纤的柔韧性，提高机械强度，增加抗老化性能以及延长光纤的寿命，一般在包层的外面用环氧树脂或硅胶等高分子材料做一层涂覆层。该涂覆层用来保护光纤起到护套的功能，其外径一般为300μm左右。

光纤的具体结构

　　1、光纤的纤芯

　　光纤的纤芯是一种直径为8～100μm、柔软的、能够很好地传导光波的透明介质，它是光信号的传输路径，可由玻璃或塑料来制成。其中使用超高纯度石英玻璃(SiO2)制作的光纤具有很低的线路传输损耗，各种技术性能都较好。

　　光纤芯的折射率n1通常在1.5左右，多模光纤的纤芯直径一般为50～100μm，单模光纤的纤芯直径为8～10μm，所以光纤是一种比电线、电缆直径小得多的信号传输介质，几乎与人的头发丝粗细相当。

　　2、光纤的包层

　　在折射率n1较高的单根纤芯外面再用折射率n2稍低一些的材料制作成纤芯包层，将纤芯包住。纤芯与包层的交界面为在纤芯内传输的光线提供一个光滑的反射面，起到光隔离、防止光泄漏的作用。

　　只有纤芯的折射率n1大于包层的折射率n2时，才能使光信号在传输过程中形成全反射，构成一条光通道。因为临界角θc=arcsin(n2/n1)，为了尽量扩大临界角θc，以便使光源的光信号能更容易耦合进光纤，所以包层折射率n2应尽可能接近纤芯折射率n1。当然n2的增大也可减少光线在包层介质n2中的穿透深度。

　　通常多模光纤的包层直径为140μm，单模光纤的包层直径为125μm。从光的传输原理可知，为了满足光信号的传输，光纤的制造工艺要保证使纤芯和包层的不圆度和不同心度尽可能小。

　　3、涂敷保护层

　　用环氧树脂或硅胶在光纤包层外面涂敷一层保护层，保护光纤不受水汽和各种有害物质的侵蚀、防止光纤被划伤，同时还可增强光纤的柔韧性，增加光纤的机械强度，提高抗老化性能。

　　4、外保护套

　　在光纤涂敷层的外面再加一层保护套，即可构成一个完整的单根光纤。将多根光纤放在一个保护套内，按一定的结构排列就可构成光缆。加装外保护套除了可保护光纤不受损伤外，还可增加机械强度，为了提高光缆的抗拉性能，便于光缆的工程敷设，要在光缆内增设金属加强芯，特殊应用场合的光缆，如海底光缆，还要加装铠甲，做成铠装光缆，防止鱼类等海洋动物咬伤光缆，保证信息传输道路的正常顺通。