本文由培训中心王凯提供

    光是一种在时间上和空间上同时演变的电磁波，它在空间中的演变用波长来描述，波长指一个波的两个连续周期中两个相同点间的距离；它是时间上的演变用周期来说明，周期指一个波的两个相同点先后通过同一位置所花费的时间。波长和周期通过波速相互关联，波速等于波长除以周期。不同的波长代表不同的颜色，可见光的波长范围是从400nm到700nm，光纤通信技术中工作波长为850nm、1300nm和1550nm的远红外线。
    当光束从一个具有较大折射率的介质进入具有较小折射率的介质时，可以通过增大入射角度使所有的光线都反射回具有较大折射率的介质，这种现象被称为全内反射，它说明了光为什么可以保持在光纤中。
    进入光纤的光分解成为模式的离散光束，模式是在光纤内部存在的稳定的电磁场模型，每个模型可认为是以特定传播角传播的一个独立光束。只支持一个基本模式的光纤被称为单模光纤，可支持多个模式的光纤为多模光纤。发射光的功率在光纤中由彼此独立的模式传输，总输出功率是由这些独立模式携带的小量功率的汇总发展而来的。
    光纤是一根由包层围住纤芯所组成的纤细透明易弯的线束，光纤通常被制造为三层：纤芯、包层和涂敷层，纤芯和包层由同一种称为硅的玻璃材料制成，只不过两部分的折射率不同，为实现全内反射纤芯的折射率n1必须大于包层的折射率n2，涂敷层包在包层外来保护整个光纤结构。不管涂敷层如何完美，它仍对多种多样的环境非常敏感，因此由纤芯、包层和涂敷层组成的裸光纤还要保护套，这就是光纤光缆。光缆的功能是保护光纤免受任何可能的损害，它的基本结构由裸光纤、塑料缓冲管、加固件和外套四部分。裸光纤置于塑料缓冲管中，这是保护光纤受环境损害的第一层鞘，一个缓冲器中可以放入许多光纤也可以只有一根；加固件的功能是在安装的操作光缆时，释放光纤承受的机械压力；外套装配整个结构，保护其适应恶劣的环境。
    光纤主要由玻璃制成，会引入由光吸收和散射引起的损耗，另一个外部光损耗的原因是光纤的弯曲，它导致全内反射条件的破坏，宏弯和微弯都会造成额外的损耗。             
    光功率的损耗用衰减来描述，衰减以dB/Km为单位测量每单位长度的损耗。衰减是一个与波长有关的特性，衰减问题的解决方案是使用合适的工作波长，硅光纤的光谱衰减曲线表明存在三个波长范围称为透光窗口。
    光纤主要用来以数字形式传输信息信号，比特用最简单的有光或无光来表示，而光脉冲在沿着光纤传输时有脉冲扩展的趋势，这个现象沿着光纤传输时的脉冲扩展被称为色散。如果色散情况比较严重的话，它会限制光纤的带宽。
    色散是几种现象引起的，对于多模光纤，主要的机制是模式色散。对于模式色散问题有两个可能的解决方案，第一个是使纤芯的折射率为变化的值，这样，折射率的值从光纤中心的n2逐渐变为包层边界处的n1，这种光纤称为渐变折射率光纤，它使在光纤中传输距离较长的高级模式以较快的速度传播，同时使靠近光纤中心传播的低级模式以较慢的速度传播，这种方法使模式的到达时间相等，从而减少脉冲扩展；第二个对模式色散问题的解决方案就是将光纤模式的数量限制为只有一个单模光纤，它本身是不受模式色散影响的。
    另一个重要的脉冲扩展原因为色度色散，它是由于光纤材料的光特性对波长的依赖性造成的。两个原因造成了色度色散：材料色散和波导色散。对于多模光纤，波导色散可以忽略，材料色散是因为光纤的折射率依赖于光的波长而产生的。材料色散的解决方案是使用与可以使材料色散性参数在理论上为零的波长值相近的波长，这样的波长称为零色散波长。色散和衰减限制了可使用的光纤的长度。
    发送器是光纤通信链路中将电信息信号转为光信号的元件，一个发送器由光源、耦合光学器件和电子器件组成；仅有微型半导体设备发光二极管和激光二极管被用作光纤发送器的光源。激光二极管可以发出单色、定向性好、高强度和相干性的光，这些特性使激光二极管成为中长距离光纤网络的理想光源选择。