光纤器件的器件种类
光纤器件按功能分类，有光连接器、光耦合器、光开关、波分复用器和波分解复用器、光衰减器、光环行器、光隔离器和光调制器等。光连接器 实现光纤与光纤或光纤与其他器件光学连接的器件。它的主要参数是插入损耗。光连接器品种甚多,按插孔的结构型式分，有O型、C型和V型等；按光纤种类和芯数分，有多模、单模光纤连接器，多芯、单芯光缆连接器等；按应用场合分，有通用式、现场装配式、密封式和穿墙式等。通用的多模单芯光缆连接器的插入损耗一般为 0.5～1分贝（图2）。单模光纤连接器的最低插入损耗可达 0.3分贝。光定向耦合器 使光路之间按比例实现能量耦合,且分光路线与传输方向有关，可作成三端口或四端口器件。根据结构和工艺的不同，可分为拼接式、拉锥式、棱镜式、平面式等（图3）。光定向耦合器的主要参数是插入损耗、分光比和隔离度。主要用于单线双向传输及数据网等。 星形耦合器 使一个或几个光路中的光能耦合到同一边(或另一边)一个或几个光路中的近似星形器件。将能量耦合到同一边光路的称为反射式星形耦合器；将能量耦合到另一边光路的称非反射式星形耦合器。按其对称性又可分为1×n型和n×n型等。按结构与工艺的不同，星形耦合器可分为拉锥式、搅模棒式等（图4）。星形耦合器的主要参数与光定向耦合器相同。它主要用于星形光纤网络。T 形耦合器 使两个端机接到一个主传输线路上去的器件。主要结构和参数与星形耦合器相同，主要用于母线网络。光开关 使一个或几个光路中的光能接通、切断或转换到另一个或几个光路中去的器件。按转换型式可分为1×n型和n×n型（矩阵开关）；按转换机理可分为机械式和折射率式（图5）。光开关的主要参数是插入损耗、隔离度、重复性、转换时间和寿命。它主要用于光路的切换。波分复用器 使两个或两个以上不同波长的光载波共用一个光路的器件。按色散元件分有棱镜式、光栅式和干涉模式等。其主要参数是插入损耗、隔离度等。它主要用于单线双向传输和光纤网络传输。波分解复用器 使共用一个光路的不同波长的多个光载波分到各自光路中去的器件。其主要参数、结构和用途均与波分复用器相同。光衰减器 使光路的光能按一定比例衰减的器件。按衰减量的可调性可分为固定式、分级可调式和连续可调式（图6）。其主要参数是衰减量及其精度。它主要用于调整中继区间的损耗、评价光纤传输系统损耗和校正光功率计等。光纤器件除应用于光纤通信外，还可应用于非通信领域，如传感技术、数据处理和计算技术等。特别是光纤传感器尤其受到人们注意，它的进展将会促进光纤器件的发展。此外为了适应单模光纤传输系统的需要，光纤器件将在平面型器件的基础上向混合集成光路方向发展，对光纤传输系统会产生重要的影响。
光纤器件的结构
光纤器件有光纤型、棒透镜型和平面型等结构。光纤型器件是光纤经过研磨抛光、热熔拉锥或镀膜等工艺制成的。加工较为简便，无需特殊材料，因而成本较低。棒透镜型器件是用棒透镜或配以必要的其他微光学元件制成。棒透镜是横断面折射率呈抛物型分布、对传输光束有自聚焦作用的圆柱形透镜，又称自聚焦透镜（图1）。这种透镜的特点是焦距小、数值孔径大、像差小、加工和连接方便、调准容易。由两根长度为1/4节距的棒透镜所构成的准直-聚焦平行光路适用于多种光纤器件。平面型器件以铌酸锂等作衬底材料，用集成电路工艺制成。其特点是体积小、抗外界干扰性能好，是集成光学器件的一种初级形式，又称薄膜光波导无源器件。
光纤的结构
光纤是指由高纯度石英玻璃或塑料等材质制成的细长管状结构，内部包含着一根或多根光导芯子，具有高速传输光信号的特性。光纤的结构主要包括纤芯、包层和包芯。纤芯是光纤的核心部分，通常由单根或多根细长的玻璃纤维制成，其直径通常在几个微米至几十个微米之间。纤芯的直径越小，光线就越容易保持直线传播。纤芯的材质和精度对光纤的传输性能有着决定性的影响。包层是指覆盖在纤芯外部的一层玻璃或塑料，其主要作用是使光线紧密地围绕在纤芯内部。包层的折射率通常比纤芯小，这样可以有效地避免光线逸出。包层的厚度通常在几个微米至几十个微米之间。包芯是将纤芯和包层结合在一起的部分，其厚度通常在几百纳米至几微米之间。包芯主要用于调整光线的传输速度，使其能够高效地在光纤中传输。光纤的结构还包括套管、屏蔽层、外套等部分，用于保护光纤内部的结构不受外界影响。套管通常由塑料或金属制成，用于固定光纤。屏蔽层通常用于保护光纤不受电磁干扰等外界影响。外套则是光纤的最外层，用于防止光纤受到机械冲击和化学腐蚀等影响。总之，光纤的结构是由纤芯、包层、包芯、套管、屏蔽层和外套等部分组成的，它们相互配合，保证了光纤在高速传输过程中的稳定性和可靠性。随着科技的不断发展，光纤的结构也在不断创新和改进，使其在越来越广泛的领域得以应用。
光纤的结构
光纤典型结构
光纤的典型结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维。自内向外为：纤芯（芯层）→包层→涂覆层（被覆层）（如图1）。核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输，所以又将二者构成的光纤称为裸光纤。其中涂覆层又称被覆层，是一层高分子涂层，主要对裸光纤提供机械保护，因裸光纤的主要成分为二氧化硅，它是一种脆性易碎材料，抗弯曲性能差，韧性差，为提高光纤的微弯性能，涂覆一层高分子涂层。且如将若干根这样的裸光纤集束成一捆，相互间极易产生磨损，导致光纤表面损伤而影响光纤的传输性能。为防止这种损伤采取的有效措施就是在裸光纤表面涂一层高分子。
