上世纪五十年代，采用金属线的电话线的“信息传输”技术发展受限，为了节约成本，一根电话线会同时荷载多路电话，导致TDM后的频率不断提高，传输线有趋肤效应，频率高会导致极大的损耗，传输距离严重缩短。
取代传输线的方式，就是用电磁波的载波通信，用微波频率的电磁波做载波或者光波频率的电磁波做载波。电磁波是可以在无介质的真空实现传输的，波导介质用于“导向”。
微波的电磁波频率~3GHz附近，波长10cm左右
光波的电磁波频率~300THz附近，波长1μm左右，早些年光纤通信用的光波在0.5-0.8μm波长，现在常用的是0.85μm、1.3μm、1.55μm
因为光波处于更高频段，和荷载更大的信息量，光波的波长更短，采用的波导材料也会更小，用料更少，具有超低成本和超大容量两个特点（相比微波频段的载波通信），所以在光波做载波的光纤通信迸发了极大的产业价值。
光纤通信的理论基础
光纤的单模、多模
1966年是光纤通信公认的起点，高锟院士论证了光纤用于通信的两个基础，一个是横模的模式，也就是电磁波的单横模的控制在微波频段是有研究的，毕竟那个场很大，容易识别。在光频段在~0.5μm波长，μm级别的横模模场观测到单模和多模的模式。
几十年后的今天，光纤的单模多模，硅波导的单模多模，薄膜铌酸锂n1选择自己的包层n2控制单模波导尺寸的压缩。都是一个原理。越来越细化而已。
单模光纤的直径小，多模光纤的直径大
单模的传输，横模只有一个，不存在其他高阶模的时延问题，信号质量很好。咱行业500米到数万公里的海缆传输都默认是使用单模光纤
多模光纤分两种情况，一种可以有效控制每一个横模，一种是控制不了这些个横模。
普通的多模光纤是按照“随便吧，不控制”的多模传输，模式之间杂乱而弥散，传输距离很短，在100G、400G光模块时代，传输距离约100米，在800G光模块的时代多模光纤传输距离30-100米。
对于可有效控制每一个模式的“理想”传输形态，还处于科研状态，没有产业化。少模光纤的模分复用在很多高校有研究。
还有一种间接状态，就是多模光纤，也控制不了每一个模式用来传输信息，但可以通过盘纤来“甩”掉高阶模。旭创、华为等公司有那种单模激光器搭配多模光纤的组合，虽然是多模光纤但把高阶模通过各种手段扔掉后，传输距离会延长。
单模的模场控制，和折射率差有关系，
折射率差大，则单模的模场就小。
折射率差小，单模的模场就大
对于制造工艺而言，折射率差大容易做，折射率差小不容易做，产业批量生产都是有误差的，一个误差就要了命，光场就失控了。
对于制造而言，光场越大越容易做，微米级别的波导通道，也是需要高精度控制结构的，但凡有误差，光场也会失控。
折射率差和光场大小的矛盾，一直都存在咱们行业，比如硅波导很小，就需要高精度工艺能力，薄膜铌酸锂波导的尺寸比体材料更小，也在天天研究高精度工艺方法。
单模光纤，最普通的单模，是G.652类型。模场直径约9μm，有效面积约82平方μm
比这个模场更小的，是小模场直径的光纤，通过控制折射率差来实现的。比如用于硅光芯片的耦合。A40、A50，就是指40/50平方微米的有效面积
比普通单模光纤更大的是大有效面积的光纤，通常用于波分场景来降低非线性效应的，A110、A130、A150，指的是110/130/150平方微米的有效面积，广场直径>10μm
截止波长位移光纤
普通单模光纤有一个截止波长的概念，光纤波导的物理直径确定，折射率差确定，相对于一个能保持单模的的光，有一个波长的分界线，G.652光纤的1.26μm就是这个截止波长，＜1.26μm不保证在652光纤中传输中的单模特性。
为了降低功率密度，降低非线性效应，光纤会扩大模场直径和有效面积，那么截止波长也会随着模场直径的变大而变大，比如654光纤的截止波长移动到了1.53μm，这意思就是以太网的1310nm的光模块在这个光纤里传输可就不是单模通信了哈，会成为多模的。
但是以太网的1310nm的光模块在普通的单模652光纤传输，依然是单模，因为1.31μm（1310nm）的波长大于1.26μm。
光纤的损耗
1966年，高锟院士还分析了光纤损耗机制，认为纯净的玻璃损耗很小，是因为玻璃的制造工艺掺入了大量的杂质，尤其是金属离子，导致巨大的光学损耗。
1966-1970，康宁做出第一根纯净的玻璃纤维丝，比头发丝略粗一点的尾纤，用于导光，咱们一般简称为“光纤”
1970-1980，这十来年就是产业界八仙过海的做光纤的时代。
他们有几个共同点，采用了氧化硅材料的玻璃，而非石英。
氧化硅的晶体分布是石英，非晶体的玻璃态。玻璃态有个说法叫宏观是固体微观是液体，怎么理解，氧原子和硅原子还想移动一下，想排列整齐，但动不了了。就是你正在飞奔进教室的刹那间被悟空给定住了，既动又不动的形态。
玻璃态，是几乎不流动的液体。
光纤选择玻璃光纤而非石英光纤，是因为石英是氧化硅的晶体分布，可产业没有能力保持“单晶”状态，在实际多晶的晶体界面存在很强的光反射，不利于传输。
玻璃的氧原子和硅原子的分布，就有很多的孔洞，这些孔洞的大小，也会引起光的散射，“瑞利散射”损耗，说的就是这些。
主要光纤工艺不约而同的选择的“化学”方式来生成纯净的氧化硅粉末，再将纯净的粉末多孔棒做成实芯玻璃棒，再拉制成丝。
因为氧化硅的反应需要高温，这些个氢氧焰加热、等离子体微波加热等等都是来加热升温用于反应生成氧化硅的清洁能源，
因为化学方式的提纯工艺在1970-1980年基本固化后，咱们产业这几十年都是在此基础不断优化，而没有颠覆性的改变。
光纤的玻璃孔洞导致的瑞利散射损耗，限制了短波长的应用，光纤材料本身的红外吸收损耗限制了长波长的应用，光纤的工艺有氢原子和氧原子，会含有水汽分子或氢氧根，导致的水吸收峰损耗，留给我们的主要是1.3μm的窗口和1.55μm的窗口，和一个迁就低成本VCSLE的0.85μm（0.91μm等波长）的多模窗口。
如果对光纤做脱水处理，水吸收峰导致的损耗，也会降低。
再继续细分，光纤的芯层和包层的侧壁粗糙度引起的结构损耗，也是存在的。
最早做光纤，芯层和包层是分开做的不同折射率的玻璃棒，看起来很光滑的表面，实际上是有粗糙的，只是粗糙度有多大而已。
随着工艺的优化，从两个玻璃套管式，逐步优化到界面原子级的“锅底灰”沉积法，结构导致的损耗则几乎忽略不计了。
侧壁粗糙导致的损耗，硅光波导早期很很大，现在也随着工艺的不断提升而实现侧壁损耗的不断降低。
薄膜铌酸锂也是的。
光纤折射率的精确控制，通过掺杂类别以及比例的控制，来精确控制折射率，从而实现折射率的各种分布。
字数太多了，今天先写这么多，算是前言吧
2024年会做一期“光纤”的基础解析，大约还有如下内容。
光纤的色度色散，偏振模色散、色散代价、以及光模块的色散补偿技术
光纤的非线性效应，克尔效应，自聚焦效应，交叉相位调制，自相位调制，受激拉曼散射效应，受激布里渊散射效应，四波混频
保偏光纤
光纤活动连接器及其接口
普通光纤与耐高温光纤
无源光纤与有源增益光纤
多芯光纤与空芯光纤
