光纤的任务是将在控制单元发射机内生成的光波导向其他的控制单元的接收机，如图4-8所示。光纤由几层材料组成，如图4-9所示。内芯线是光纤的中心部分，它由聚甲基丙烯酸甲酯组成，并且是真正的光导体。由于全反射原理，当光穿过它时，几乎没有任何损耗。全反射需要在内芯线外面使用光学上透明的含氟聚合物的覆盖层，黑色聚酞胺覆盖层保护内芯线，阻止外部入射光的射入。彩色覆盖层用于进行识别，防止发生机械损伤并起着热保护的作用。

图4-8 光导纤维的作用是传输光波

1.光导纤维的结构

如图4-9和图4-10所示，光导纤维由几层构成。

图4-9 光导纤维的结构

图4-10 光导纤维各部分的尺寸

1）纤芯是光导纤维的核心部分，是光波的传输介质，也可以称之为光波导线。纤芯一般用有机玻璃或塑料制成，纤芯内的光波根据全反射原理几乎无损失地传输。

2）透光的涂层是由氟聚合物制成的，它包在纤芯周围，对全反射起关键作用。

3）黑色遮光包层是由尼龙制成的，用来防止外部光源照射，避免产生干扰。

4）彩色包层起到识别、保护及隔热作用。

2.光波在光导纤维中的传输

（1）直的光导纤维 在直的光导纤维中，光纤以直线方式在内芯线中传导部分光波，如图4-11所示。大多数光波是按全反射原理在纤芯表面以Z字形曲线传输的，其结果在内芯线的表面产生了全反射。

图4-11 光波在直的光导纤维中的传输

（2）弯曲的光导纤维 如图4-12所示，在弯曲的光导纤维中，通过全反射在纤芯的涂层界面上反射，可以实现光波的正常传输，但光导纤维的曲率不宜过大。

（3）全反射 当一束光波以小角度照射到折射率高的材料与折射率低的材料之间的界面时，光束就会被完全反射，这种现象称为光波的全反射。(www.daowen.com)

光导纤维中的纤芯是折射率高的材料，涂层是折射率低的材料，所以全反射发生在纤芯的内部。光波能否发生全反射，取决于从内部照射到界面的光波角度，如果该角度过陡，那么光波就会离开纤芯，从而造成较大损失。当光导纤维弯曲或弯折过度时就会出现这种情况，造成光波传输的衰减，甚至失真。为此，要求光导纤维的弯曲半径不可小于25mm，如图4-13所示。

图4-12 光波在弯曲的光导纤维中的传输

图4-13 光导纤维弯曲或弯折过度时出现光波传输的大幅度衰减

3.专用插头

为了能将光导纤维连接到控制单元上，在光学传输系统中使用了一种专用插头（图4-14）。插座本体上有一个信号方向箭头，表示光波传输方向（通向接收器）。插头壳体就是光导纤维与控制单元的连接处。

图4-14 光学传输系统的专用插头

光波通过纤芯的端面传送至控制单元的发射器/接收器。在生产光导纤维时，为了将光导纤维固定在插头壳体内，使用了激光焊接的塑料端套或黄铜端套。

4.光纤端面

为了能使光波传输过程中的损失尽可能小，光导纤维的端面应光滑、垂直、洁净（图4-15），只有使用专用的切割工具才能达到上述要求。切割面上的污垢和刮痕会产生很高的损耗（衰减）。光学端面通过内芯线的端面，光被传送到控制单元中的发射器/接收器。在生产过程中，光纤上被安装了激光焊接的塑料套圈或压接式的黄铜套圈，因此它能够被固定在插头外壳中的正确位置。

图4-15 光导纤维的端面

5.光信号的发送过程

如图4-16所示，光信号的传输类似于电信号的传输，发光二极管将收发机送来的数字信号转化为光信号（如数字信号为010101，转化成光信号为亮灭亮灭亮灭）。这些光信号通过光纤传到下一个控制单元后，由该控制单元内部的光敏二极管将光信号重新转化为数字信号。

图4-16 光信号的传输