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光纤的基本知识

分类: 专业知识 发布时间:22-03-20 浏览量:925

光纤的基本知识

 

一、光纤的定义

光纤是光导纤维的简称,光纤呈圆柱形,由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。光纤通信是通过激光在光纤中传播来实现的。

发明光纤电缆的,就是被誉为“光纤之父”的英国华裔科学家高锟。1966年,高锟提出了用玻璃代替铜线的大胆设想:利用玻璃清澈、透明的性质,使用光来传送信号。后来发明了石英玻璃, 制造出世界上第一根光导纤维,使科学界大为震惊。因此高锟也 于 2009 年在瑞典皇家科学院获得诺贝尔物理学奖。

 

纤芯

纤芯位于光纤的中心部位(直径 d1 约 9~50 微米),其成份是高纯度的二氧化硅,此外还掺有极少量的掺杂剂如二氧化锗,五氧化二磷等,掺有少量掺杂剂的目的是适当提高纤芯的光折射率 (n1) 。

 

包层

包层位于纤芯的周围(其直径 d2 约 125 微米),其成份也是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。而掺杂剂(如三氧化二硼)的作用则是适当降低包层的光折射率 (n2) ,使之略低于纤芯的折射率。这是光纤结构的关键,它使得光信号封闭在纤芯中传输。

 

涂敷层

光纤的最外层是由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成的涂敷层,其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性。

 

由纤芯和包层组成的光纤称之为裸纤,它的强度、柔韧性较差,在裸纤从高温炉拉出后2 秒内进行涂敷,经过涂敷后的光纤才能制成光缆,才能满足通信传输的要求。我们通常所说的光纤就是指这种经过涂敷后的光纤。

光纤的基本知识插图

光纤的基本知识插图1

光纤的主要性能指标有衰减、色散、带宽及其它几何尺寸要求。

光纤分为多模光纤和单模光纤两种。

 

单模光纤按照 ITU-T(ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Secto 国际 电信联盟远程通信标准化组 r) 分为 G652 、G653、 G654、 G655 和 G657 几种,

 

 

二、单模光纤和多模光纤的区别

 

多模光纤

多模光纤(Multi Mode Fiber):中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。多模光纤芯径较大,允许较多模式传播,其衰减较高,带宽较窄,但耦合方便,一般用于短距离低容量传输。多模光纤按芯径分为 50μm和62.5μm两种,工作波长在850nm和1300nm。

 

单模光纤

单模光纤(Single Mode Fiber):中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。后来又发现 在 1.31μm波长处,单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负,大小也正好相等。这 就是说在 1.31μm 波长处,单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看,1.31μm 处正 好是光纤的一个低损耗窗口。这样,1.31μm 波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口,也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。

 

 

常用单模及多模光纤如下:

 

表1常用多模光纤

分类代号 折射率分布特点 纤芯直径(μm) 包层直径(μm) 材料
A1a 渐变折射率 50 125 二氧化硅
A1b 渐变折射率 62.5 125 二氧化硅
注:“A1a”可简化为“A1”。

 

表2常用单模光纤

IEC代号 ITU-T代号 名称 材料
B1.1 G.652B 非色散位移型 二氧化硅
B1.3 G.652C、G.652D 低水峰 二氧化硅
B4 G.655 非零色散位移型 二氧化硅
注:“B1.1”可简化为“B1”。

 

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