属于天文光子学（Astrophotonics）范畴。光纤在天文观测中既可以作为光源，也可以作为探测器；既可以作为光谱传输的媒介，也可以作为数据传输的媒介；既可以分析单个目标星的光谱，也可以观察一片天区；既可以将多台望远镜构成阵列，也可以监测一台望远镜的工作状态；既可以用于抑制OH根的影响，也可以提供高质量频率标准。

1972年，美国基特峰国家天文台的L.A.窦（L.A.Doe）和W.C.利文斯顿（W.C.Livingston）首先把光纤应用于太阳观测中。光纤已经在天文观测的各个领域发挥作用，其中包括：

①天文单（多）目标光纤光谱观测。既可以高分辨地获取单个或少数目标星的光谱变化规律，分析系外行星的数量与状态，也可以大范围地同时获取数百至数千个目标的光谱，进行光谱巡天研究。2008年建成的郭守敬望远镜（LAMOST）是截至2022年，国际上光纤数量最大（4000根光纤）、光谱获得效率最高的光谱巡天望远镜。

②天区三维光谱图像获取。利用光纤积分市场单元（IFU），可以得到太阳或者星系空间的三维光谱像（空间二维和波长一维），从而对星系的演化、太阳的磁场运动等问题进行深入分析。

③利用光纤制成像切分器，提高光谱仪的光谱分辨率。

④光纤激光频率梳可以为光谱观测提供高精度的稳定频率标准。

⑤利用光纤灯笼结构和光纤光栅技术，实现对大气OH根背景谱的抑制。利用各种光纤灯笼结构，可以制成一根多模光纤和很多根单模光纤的转换器，通过在单模光纤上制作光纤光栅等结构，构成一种多模光纤滤波器，从而实现对大气OH根背景谱的抑制。

⑥利用光纤拉锥技术，改变像斑或模场尺寸，提高匹配效率。

⑦望远镜阵列构成。利用光纤可以将多台望远镜连接起来，形成等效大口径观测系统。自适应主动光学技术的快速发展，使单台望远镜的星光可以耦合入单模光纤，使光纤光学望远镜阵列更加具有可行性。

⑧自适应光学中的光纤激光导星。单模光纤，尤其是光子晶体光纤在传输激光信号从激光器到望远镜的路径中体现了灵活的优势，在光纤使用中需要抑制受激拉曼散射和受激布里渊散射。

⑨波长位移光纤可以作为辐射传感器，探测X射线、γ射线等宇宙射线。

⑩在大型望远镜结构中，光纤也可以作为传感器，用来监测温度、应力等参数，可以构成智慧天文台。

影响光纤在天文应用的特性参数包括：光纤的吸收谱（光纤在短波长一般吸收较大）、光纤的芯径（在光纤用于收集星光信号时，较粗的光纤芯径可以收集到较多的光能，而较细的光纤芯径在进行光谱分析时可以具有较高的光谱分辨率，单模光纤可以实现干涉或者制作布拉格光纤光栅）、光纤的焦比退化（指光纤出射斑口径大于入射斑口径，最大出射斑口径取决于光纤的数值孔径）、光纤模场（大口径光纤出射模场会出现草帽形、环形、月牙形等非中心峰值、非均匀模场，影响光谱分析；单模光纤也会由于光在传输中偏振态的变化，影响高精度视向速度测量）等。

光纤在天文应用中，有很多相关的技术：

①光纤定位技术，这主要是单（多）目标光纤光谱观测时，每根光纤需要对准一颗目标星，并根据曝光时间，对目标星进行跟踪。定位技术包括打孔定位板、双轴旋转装置、倾斜脊柱（Tilting spine）和星虫（Starbugs）装置等，在光纤定位时设法减少光纤的扭转、弯曲是减少焦比退化的关键因素，精确测量光纤端的位置对提高光能利用率非常重要。

②光纤耦合技术，是指将星光耦合到光纤中。因为大气扰动等原因，光纤的芯径受到不同地区视宁度影响，一般纤芯直径在几十到几百微米之间。随着自适应光学的快速发展，已经发展出将星光耦合到单模光纤（纤芯直径为几个微米）之中的技术。

③光纤扰模技术，为了将非中心峰值的光纤出射斑转换为中心峰值模场或均匀模场，需要引入扰模技术。多边形纤芯光纤和普通圆芯光纤耦合，以及一定频率的振动扰模是产生理想模场的主要方法。

④多光纤对准连接技术，同时对接多根光纤的连接器在多目标光谱观测中可以提高系统的灵活性，将微透镜与光纤束对准可以制成积分视场单元、光纤瞄准器等器件。