光學纖維是怎樣傳送圖象的呢？
將一定數量的單根纖維加以組合，即構成多芯的光學纖維束。在光學纖維束中，每根光學纖維之間有良好的光學絕緣，也就是說，每根光學纖維獨立傳光而不發生串光，並且兩端都一一對應地相關排列，這樣就構成了傳象的光學纖維束。當一個圖象入射在傳象光學纖維束的端麵上時，光學纖維束就按自己的排列規律，將入射圖象光束分成一個一個象元，數目和光學纖維束中的纖維根數相等。由此可見，這樣的光學纖維束，每根光學纖維的端麵就象一個取象孔，將圖象的一個象元“攝取”來；每根光學纖維都獨立地攜帶一個象元，由入射端傳送到出射端。換句話說，傳象纖維束將入射端的圖象分成一個一個象點，傳到出射端之後，又由一個一個象點組成圖象，就好象報紙上的新聞照片那樣。不過，光學纖維傳象的象點非常細密，因此，在光學纖維束的收方一端就可得到完全不變的圖象。
光學纖維傳送圖象，是光信號在纖維內傳輸完成的。我們知道，光波是電磁波，電磁波是交變的電場和磁場，在空間相互交替地變換而向前傳播。光波在光學纖維內傳播時，有由全反射而沿傳播方向前進的波，又有從末端反射回來的波，還有不均勻界麵上反射的波，這些波在纖維芯內相互重迭、相互幹涉，形成了各種各樣的電磁場分布形式。這樣一來，激光器發給圓柱形纖維入射端的一個完整圓形光斑的信號，經過纖維傳送一段距離之後，在纖維另一端截麵上的信號卻分裂為幾個小光斑。我們所看到的這種光斑，正是此截麵處電磁場分布的“圖象”。電磁場的各種分布形式，稱為“模式”。要想使光纖傳輸無失真，即從激光器發給纖維入射端是圓形光斑，在纖維終端仍得到圓形光斑，那末，就要求保持纖維以基模傳輸。如果一個圓形光斑經過纖維傳輸後分裂成許多小光斑，就出現了許多的雜散的高次模。而這些雜散的高次模，都是從有用的基模光波中轉換來的，由於它們經過的路徑不同，有的損失在包皮中，有的穿透包皮而輻射出去，因而造成了光能量的損耗。而且，由於這些雜散模在纖維中傳輸時速度也和基模不一樣，因而到達終端的時間也就不一致，產生了所謂“延時失真”。
一光束中，入射角越大的光線，在光學纖維中傳輸而達到終端所經的反射次數就越多，所經路程也越長，因而所需時間將越長。於是，本來同時射進纖維端麵的一束光，由於其中各光線入射角不同，到達終端就出現了先後的時間差，造成光信號中各模式光波之間在時間上的延遲。光學纖維越長，延遲時間也就越長。如果給始端送入的是一個具有一定寬度的光脈衝，那麽，由於在纖維中存在著高次模，光脈衝傳到終端時響應時間拉長了，或者說，脈衝展寬了。這種現象就叫做脈衝信號的延時失真。
如果入射光頻率不單一，那將怎樣呢？
入射到光學纖維的光，若不是單一頻率的光，而是由不同頻率所組合成的光，則會因光的頻率不同而在纖維中的傳輸速度也不同，所以，一光束從空氣中射入纖維之後，將產生不同角度的折射，致使到達輸出端時產生時間上的差別，這種現象稱為色散效應。這種現象是造成信號失真或脈衝展寬的另一原因。例如，镓鋁砷發光二極管發出的光，其譜線寬度為350□，造成脈衝響應展寬為1.75～2毫微秒/公裏；雙異質結半導體激光器發出的光，其譜線寬度為不到20□，造成脈衝響應展寬則很小；而Nd：YAG固體激光器發出的光，其譜線寬度更小，不到1□，而它造成的脈衝響應展寬就可以忽略不計了。
信號失真在不同情況下，其主要原因也不同。如果光源頻率單一，即單色性好，而纖維是多模傳輸，則脈衝展寬主要是纖維中高次模造成的；如果纖維是單模的，而光源組成頻率較寬，則脈衝展寬主要就是由色散效應引起的。 本章尚未完結,請點擊下一頁繼續閱讀---->>>