光纖結(jié)構(gòu)及種類(lèi)
時(shí)間:2015-03-06 11:41:57 來(lái)源：
光纖結(jié)構(gòu)及種類(lèi)：
1. 光纖結(jié)構(gòu)：
光纖和同軸電纜相似，中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中，芯的直徑是15μm~50μm， 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質(zhì)地脆,易斷裂，芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套，用來(lái)保護(hù)封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護(hù)。 opgw光纜
2. 數(shù)值孔徑：
入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱(chēng)為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。
3. 折射率分布類(lèi)：
折射率分布類(lèi)光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖，跳變式光纖纖芯的折射率和保護(hù)層的折射率都是一個(gè)常數(shù)。在纖芯和保護(hù)層的交界面，折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規(guī)律減小，在纖芯與保護(hù)層交界處減小為保護(hù)層的折射率，纖芯的折射率的變化近似于拋物線(xiàn)，折射率分布類(lèi)光纖光束傳輸。
4. 光纖的種類(lèi)： opgw光纜
按光在光纖中的傳輸模式可分為： 單摸光纖和多模光纖。多模光纖：中心玻璃芯教粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的距離，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)(芯徑一般為8或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。
按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上，如1310nm。色散位移型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：131 0nm和1550nm。
我們知道單模光纖沒(méi)有模式色散所以具有很高的帶寬，那么如果讓單模光纖工作在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)，不就可以實(shí)現(xiàn)高帶寬、低損耗傳輸了嗎？但是實(shí)際上并不是這么簡(jiǎn)單。常規(guī)單模光纖在1.31μm處的色散比在1.55μm處色散小得多。這種光纖如工作在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)，雖然損耗較低，但由于色散較大，仍會(huì)給高速光通信系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。因此，這種光纖仍然不是理想的傳輸媒介。
為了使光纖較好地工作在1.55μm處，人們?cè)O(shè)計(jì)出一種新的光纖，叫做色散位移光纖（DSF）。這種光纖可以對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償，使光纖的零色散點(diǎn)從1.31μm處移到1.55μm附近。這種光纖又稱(chēng)為1.55μm零色散單模光纖，代號(hào)為G653。
G653光纖是單信道、超高速傳輸?shù)臉O好的傳輸媒介。現(xiàn)在這種光纖已用于通信干線(xiàn)網(wǎng)，特別是用于海纜通信類(lèi)的超高速率、長(zhǎng)中繼距離的光纖通信系統(tǒng)中。
色散位移光纖雖然用于單信道、超高速傳輸是很理想的傳輸媒介，但當(dāng)它用于波分復(fù)用多信道傳輸時(shí)，又會(huì)由于光纖的非線(xiàn)性效應(yīng)而對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生干擾。特別是在色散為零的波長(zhǎng)附近，干擾尤為嚴(yán)重。為此，人們又研制了一種非零色散位移光纖即G655光纖，將光纖的零色散點(diǎn)移到1.55μm工作區(qū)以外的1.60μm以后或在1.53μm以前，但在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)仍保持很低的色散。這種非零色散位移光纖不僅可用于現(xiàn)在的單信道、超高速傳輸，而且還可適應(yīng)于將來(lái)用波分復(fù)用來(lái)擴(kuò)容，是一種既滿(mǎn)足當(dāng)前需要，又兼顧將來(lái)發(fā)展的理想傳輸媒介。
還有一種單模光纖是色散平坦型單模光纖。這種光纖在1.31μm到1.55μm整個(gè)波段上的色散都很平坦，接近于零。但是這種光纖的損耗難以降低，體現(xiàn)不出色散降低帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，所以目前尚未進(jìn)入實(shí)用化階段。
5. 光纖的衰減：
造成光纖衰減的主要因素有： 本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對(duì)接等。
本征： 是光纖的固有損耗，包括：散射，固有吸收等。
彎曲： 光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成的損耗。
擠壓： 光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。
雜質(zhì)： 光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。
不均勻： 光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
對(duì)接： 光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗，如：不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm)端面與軸心不垂直，端面不平，對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。
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1. 光纖結(jié)構(gòu)：
光纖和同軸電纜相似，中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中，芯的直徑是15μm~50μm， 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質(zhì)地脆,易斷裂，芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套，用來(lái)保護(hù)封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護(hù)。 opgw光纜
2. 數(shù)值孔徑：
入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱(chēng)為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。
3. 折射率分布類(lèi)：
折射率分布類(lèi)光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖，跳變式光纖纖芯的折射率和保護(hù)層的折射率都是一個(gè)常數(shù)。在纖芯和保護(hù)層的交界面，折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規(guī)律減小，在纖芯與保護(hù)層交界處減小為保護(hù)層的折射率，纖芯的折射率的變化近似于拋物線(xiàn)，折射率分布類(lèi)光纖光束傳輸。
4. 光纖的種類(lèi)： opgw光纜
按光在光纖中的傳輸模式可分為： 單摸光纖和多模光纖。多模光纖：中心玻璃芯教粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的距離，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)(芯徑一般為8或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。
按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上，如1310nm。色散位移型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：131 0nm和1550nm。
我們知道單模光纖沒(méi)有模式色散所以具有很高的帶寬，那么如果讓單模光纖工作在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)，不就可以實(shí)現(xiàn)高帶寬、低損耗傳輸了嗎？但是實(shí)際上并不是這么簡(jiǎn)單。常規(guī)單模光纖在1.31μm處的色散比在1.55μm處色散小得多。這種光纖如工作在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)，雖然損耗較低，但由于色散較大，仍會(huì)給高速光通信系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。因此，這種光纖仍然不是理想的傳輸媒介。
為了使光纖較好地工作在1.55μm處，人們?cè)O(shè)計(jì)出一種新的光纖，叫做色散位移光纖（DSF）。這種光纖可以對(duì)色散進(jìn)行補(bǔ)償，使光纖的零色散點(diǎn)從1.31μm處移到1.55μm附近。這種光纖又稱(chēng)為1.55μm零色散單模光纖，代號(hào)為G653。
G653光纖是單信道、超高速傳輸?shù)臉O好的傳輸媒介。現(xiàn)在這種光纖已用于通信干線(xiàn)網(wǎng)，特別是用于海纜通信類(lèi)的超高速率、長(zhǎng)中繼距離的光纖通信系統(tǒng)中。
色散位移光纖雖然用于單信道、超高速傳輸是很理想的傳輸媒介，但當(dāng)它用于波分復(fù)用多信道傳輸時(shí)，又會(huì)由于光纖的非線(xiàn)性效應(yīng)而對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生干擾。特別是在色散為零的波長(zhǎng)附近，干擾尤為嚴(yán)重。為此，人們又研制了一種非零色散位移光纖即G655光纖，將光纖的零色散點(diǎn)移到1.55μm工作區(qū)以外的1.60μm以后或在1.53μm以前，但在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)仍保持很低的色散。這種非零色散位移光纖不僅可用于現(xiàn)在的單信道、超高速傳輸，而且還可適應(yīng)于將來(lái)用波分復(fù)用來(lái)擴(kuò)容，是一種既滿(mǎn)足當(dāng)前需要，又兼顧將來(lái)發(fā)展的理想傳輸媒介。
還有一種單模光纖是色散平坦型單模光纖。這種光纖在1.31μm到1.55μm整個(gè)波段上的色散都很平坦，接近于零。但是這種光纖的損耗難以降低，體現(xiàn)不出色散降低帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，所以目前尚未進(jìn)入實(shí)用化階段。
5. 光纖的衰減：
造成光纖衰減的主要因素有： 本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對(duì)接等。
本征： 是光纖的固有損耗，包括：散射，固有吸收等。
彎曲： 光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成的損耗。
擠壓： 光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。
雜質(zhì)： 光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。
不均勻： 光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
對(duì)接： 光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗，如：不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm)端面與軸心不垂直，端面不平，對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。
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