光纖光學應用

伴隨著激光技術和微電子技術的在應用領域的突破，光纖光學與光纖技術也得到了人們更多重視，并迅速發展起來成為了近代光信息、高新領域的一個重要分支。自20世紀50年代以來，光纖應用技術在光纖傳像、光纖照明與能量傳輸、光信號控制、光纖傳感特別是光纖通信等民用與軍用的重要領域獲得了廣泛而大量的應用，尤其在信息科學技術領域表現出越來越強大的生命力以及廣闊的應用前景。

1．光纖技術概述

光纖技術是屬于光波導技術的一個方面，而通常所指的光波導技術，則應包括以圓柱介質光波導為特征的光纖技術和以平板或帶狀介質光波導為特征的集成光路技術；與其相對應的，從科學的角度可以認為，與光波導技術相對的是導波光學，如圖1所示。

圖1 光波導技術與光波導光學的對應關系

2．光纖的主要優點

光纖作為一種介質光波導、光信號的傳輸線，它相對于技術傳輸線具有如下主要優點：

2.1 具有極寬的傳輸帶寬，可使通信容量獲得極大的提高，比同軸電纜大5個量級，可提供寬頻帶的綜合數字化服務；

2.2 具有極低的損耗，良好的透明性，可實現無中繼的長距離傳輸，損耗最低可控制到0.1-0.2 dB/Km；

2.3 光纖是絕緣介質，傳輸光信號抗電磁干擾性好，且同一光纜中的多根光纖之間的相互干擾小，因此，信號傳輸的保密性好，且受干擾小，傳輸質量易于保證；

2.4 尺寸、體積小、質量輕，柔韌性好，適宜鋪設、彎曲。光纜對比相應的電纜在鋪設過程中更加安全可靠。

2.5 光纖的原材料SiO2蘊藏豐富，可節約大量有色金屬材料。正是由于光纖具有上述諸多的突出優點，因而它獲得了廣泛而大量的應用。

3．光纖的應用領域

光纖的優良特性，使之在光通信、傳感、傳像、穿光照明與能量信號傳輸等多方面的領域被廣泛而大量的應用，并成為當今信息世界的新興支柱產業，需求非常旺盛（例如，以光纖光纜為基礎的5G通信設備的鋪設）。另外，對光纖技術應用的迫切需求，不僅表現在民用領域，在軍用領域也有巨大的應用潛力。

光纖與光纖技術的主要應用領域包括：

3.1 進行一維（時間）的信息傳輸。包括遠程光纖通信（含洲際海底光纜通信、陸地的國際與國內長途通信）、區域網與城域網通信、互聯網的數據傳輸、本地接入網絡傳輸等；此外，在軍用上，包括艦載、機載、車載以及陸軍的戰術、戰略光纖通信系統，以及光纖制導中的雙向信息傳輸。

3.2 光纖傳感技術——應用于各種用途的功能型與非功能型光纖傳感器。

3.3 進行二維圖像的傳輸、增強與變換：

二維圖像的傳輸：如光纖傳像束（柔性器件）、光纖面板（剛性器件）；

二維圖像增強：如微通道板像增強器；

二維圖像變換：如扭像器、圖像分割器等。

3.4 穿光照明與能量信號傳輸：

穿光照明、裝飾與光纖工藝制品；

能量傳輸以及信號傳輸與控制。

4．結語

正是由于光纖以及光纖技術所具有的優越性能以及廣泛而重要的應用領域前景，因而以光纖通信為代表的光纖技術及產業已成為當今世界范圍內信息技術領域最重要的支柱產業之一。在世界范圍內信息技術不斷發展的大背景之下，以光通信為主體的光纖技術產業必將獲得新的發展契機和廣闊的市場前景。