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”。