光纤是一种可以传输光信号的通信线路。它由一根或多根塑料或玻璃纤维芯和一层包裹在外部的材料组成。光纤采用全内反射原理,可以将光信号在纤维内部长距离传输。
光纤的传输原理是利用光的全反射现象实现。当光线从光密介质射入光疏介质时,发生反射,如果光线入射角度越小,则反射角度越大。当入射角度大于一个特定角度时,光线将彻底反射回去,这个角度就是临界角。
光纤的纤芯处于高密度材料环境中,而外部是低密度材料,所以当光线沿着光纤的纵轴向纤芯内部射入时,由于光的折射率不同,会形成全反射。这时光线不能逃到外面传输,只能一直在光纤内部传输。
按照使用材料的不同,光纤可分为玻璃光纤和塑料光纤。玻璃光纤用人造玻璃制成,主要特点是光衰小,信号传输的距离可达数公里。塑料光纤则主要用于短距离信号传输,如家庭娱乐器材、工业自动化等领域。
光纤信号的传输不会受到电磁波、雷击和电源干扰,具有较高的抗干扰性;光纤的损耗小,传输距离远,同时也不含金属导线,不会产生电磁波等干扰辐射问题;此外,光纤也更适合在低温、高温、高压、腐蚀等恶劣环境下使用。
光纤现已广泛应用于通讯、医疗、工业控制等领域。在通信领域,光纤可用于长距离电话线路、有线电视、宽带网络和光纤到户(FTTH)等领域。在医疗领域,光纤声音-光学技术可用于内窥镜检查、手术治疗等。在工业领域,光纤传感器可用于测温、测压、测振等。