光纖簡介
光導纖維，簡稱光纖（Optical fiber），是利用光在玻璃或塑料製成的纖維中，以全反射原理傳輸的光傳導工具。微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至於斷裂。
通常光纖的一端的發射裝置使用發光二極體或一束雷射將光脈衝傳送至光纖，光纖另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈衝。包含光纖的線纜稱為光纜。由於訊息在光導纖維的傳輸損失比電在電線傳導的損耗低得多，更因為主要生產原料是矽，蘊藏量極大，較易開採，所以價格很便宜，促使光纖被用作長距離的訊息傳遞媒介。隨著光纖的價格進一步降低，光纖也被用於醫療和娛樂的用途。
光導纖維是雙重構造，核心部分是高折射率玻璃，表層部分是低折射率的玻璃或塑料，光在核心部分傳輸，並在表層交界處不斷進行全反射，沿「之」字形向前傳輸。
這種纖維比頭髮稍粗，這樣細的纖維要有折射率截然不同的雙重結構分布，是一個非常驚人的技術。各國科學家經過多年努力，創造了內附著法、MCVD法、VAD法等等，製成了超高純度石英玻璃，特製成的光導纖維傳輸光的效率有了非常明顯的提高。
現在較好的光導纖維，其光傳輸損失每公里只有零點二分貝；也就是說傳播一公里後只損失4.5％。
光纖運作原理－全反射
一種光學現象，當光線經兩個不同折射率的介質，部份的光線會於介質的界面被折射，其餘的則被反射。但是當入射角比臨界角大時（光線遠離法線），光線會停止進入另一介面，反之會全部向內面反射。
這只會發生在當光線從光密介質（折射率較高）進入到光疏介質（折射率較低），入射角大於臨界角時。因為沒有折射（折射光線消失）而都是反射，故稱之為全反射。
全反射示意圖
全反射在光纖的應用
光纖就是應用全反射效應來侷限傳導光線於核心。在光纖內部傳播的光線會被邊界來回反射。由於光線入射於邊界的角度須大於臨界角的角度，只有在某一角度範圍內射入光纖的光線，才能夠通過整個光纖，不會洩漏損失。這角度範圍稱為光纖的受光錐角，是光纖的核心折射率與包覆折射率的差值的函數。簡單地說，光線射入光纖的角度必須小於受光角的角度，才能夠傳導於光纖核心。由於反射時沒有光線的損失，因此信號可以傳輸到極遠的距離。
光纖原理示意圖
光纖的基本結構
光纖是屬於介質波導的一種，故只要條件許可，也可使用特殊的塑膠材料或液體材料。由於光纖的核心的直徑只有數個微米至數十微米，而纖殼的直徑也僅在一百至兩百微米之間，其本身相當微弱。因此，在一般應用中，會於外層再鍍上一層塑膠，並再加一層尼龍，以免受到外界化學物質的侵蝕。
光纖的分類
- 以折射率分佈區分
• 階躍型光纖
• 漸變型光纖
- 以傳輸模式區分
• 單模光纖
• 多模光纖
３. 以光纖材料區分
• 石英系光纖
• 石英芯、塑料包層光纖
• 多成分玻璃纖維光纖
• 塑料光纖
光纖傳遞的衰減
隨著傳輸距離的增加，光束（或訊號）強度會減低。由於現代光傳輸介質的高質量透明度，光纖的衰減係數的單位通常是dB/km（每公里長度介質的分貝）。
- 紫外線和紅外線吸收
光纖材料會選擇性地吸收某些特定波長的光波，這也會造成衰減或訊號損失。在原子或分子層次，振動頻率、堆積結構、化學鍵強度等等，這些重要因素共同決定了材料傳輸紅外線，遠紅外線，無線電波，微波等等長波的能力。由於不同的原子或分子有不同的自然振動頻率，它們會選擇性地吸收不同頻率（或不同頻率帶）的紅外線光波。當紅外線光波入射於這不匹配的光纖材料，一部分能量會被反射，另一部分能量會被透射，就會造成光纖傳遞的衰減。
阻礙數位訊號遠距離傳輸的一個重要因素就是衰減。因此，減少衰減是光纖光學研究的必然目標。
光纖通訊
光纖通訊（Fiber-optic communication）是指一種利用光與光纖（optical fiber）傳遞資訊的一種方式，屬於有線通訊的一種。光經過調變（modulation）後便能攜帶資訊。自1980年代起，光纖通訊系統對於電信工業產生了革命性的作用，同時也在數位時代裡扮演非常重要的角色。光纖通訊具有傳輸容量大、保密性好等許多優點。光纖通訊現在已經成為當今最主要的有線通訊方式。
根據訊號調變方式的不同，光纖通訊可以分為數位光纖通訊、類比光纖通訊。光纖通訊的產業包括了光纖電纜、光元件、光裝置、光通訊儀表、光通訊積體電路等多個領域。
