光纤光学应用

伴随着激光技术和微电子技术的在应用领域的突破，光纤光学与光纤技术也得到了人们更多重视，并迅速发展起来成为了近代光信息、高新领域的一个重要分支。自20世纪50年代以来，光纤应用技术在光纤传像、光纤照明与能量传输、光信号控制、光纤传感特别是光纤通信等民用与军用的重要领域获得了广泛而大量的应用，尤其在信息科学技术领域表现出越来越强大的生命力以及广阔的应用前景。

1．光纤技术概述

光纤技术是属于光波导技术的一个方面，而通常所指的光波导技术，则应包括以圆柱介质光波导为特征的光纤技术和以平板或带状介质光波导为特征的集成光路技术；与其相对应的，从科学的角度可以认为，与光波导技术相对的是导波光学，如图1所示。

图1 光波导技术与光波导光学的对应关系

2．光纤的主要优点

光纤作为一种介质光波导、光信号的传输线，它相对于技术传输线具有如下主要优点：

2.1 具有极宽的传输带宽，可使通信容量获得极大的提高，比同轴电缆大5个量级，可提供宽频带的综合数字化服务；

2.2 具有极低的损耗，良好的透明性，可实现无中继的长距离传输，损耗最低可控制到0.1-0.2 dB/Km；

2.3 光纤是绝缘介质，传输光信号抗电磁干扰性好，且同一光缆中的多根光纤之间的相互干扰小，因此，信号传输的保密性好，且受干扰小，传输质量易于保证；

2.4 尺寸、体积小、质量轻，柔韧性好，适宜铺设、弯曲。光缆对比相应的电缆在铺设过程中更加安全可靠。

2.5 光纤的原材料SiO2蕴藏丰富，可节约大量有色金属材料。正是由于光纤具有上述诸多的突出优点，因而它获得了广泛而大量的应用。

3．光纤的应用领域

光纤的优良特性，使之在光通信、传感、传像、穿光照明与能量信号传输等多方面的领域被广泛而大量的应用，并成为当今信息世界的新兴支柱产业，需求非常旺盛（例如，以光纤光缆为基础的5G通信设备的铺设）。另外，对光纤技术应用的迫切需求，不仅表现在民用领域，在军用领域也有巨大的应用潜力。

光纤与光纤技术的主要应用领域包括：

3.1 进行一维（时间）的信息传输。包括远程光纤通信（含洲际海底光缆通信、陆地的国际与国内长途通信）、区域网与城域网通信、互联网的数据传输、本地接入网络传输等；此外，在军用上，包括舰载、机载、车载以及陆军的战术、战略光纤通信系统，以及光纤制导中的双向信息传输。

3.2 光纤传感技术——应用于各种用途的功能型与非功能型光纤传感器。

3.3 进行二维图像的传输、增强与变换：

二维图像的传输：如光纤传像束（柔性器件）、光纤面板（刚性器件）；

二维图像增强：如微通道板像增强器；

二维图像变换：如扭像器、图像分割器等。

3.4 穿光照明与能量信号传输：

穿光照明、装饰与光纤工艺制品；

能量传输以及信号传输与控制。

4．结语

正是由于光纤以及光纤技术所具有的优越性能以及广泛而重要的应用领域前景，因而以光纤通信为代表的光纤技术及产业已成为当今世界范围内信息技术领域最重要的支柱产业之一。在世界范围内信息技术不断发展的大背景之下，以光通信为主体的光纤技术产业必将获得新的发展契机和广阔的市场前景。