光纖的基本知識(shí)

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一、光纖的定義

光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，光纖呈圓柱形，由纖芯、包層和涂覆層三部分組成。光纖通信是通過激光在光纖中傳播來實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明光纖電纜的，就是被譽(yù)為“光纖之父”的英國華裔科學(xué)家高錕。1966年，高錕提出了用玻璃代替銅線的大膽設(shè)想：利用玻璃清澈、透明的性質(zhì)，使用光來傳送信號(hào)。后來發(fā)明了石英玻璃， 制造出世界上第一根光導(dǎo)纖維，使科學(xué)界大為震驚。因此高錕也 于 2009 年在瑞典皇家科學(xué)院獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

 

纖芯

纖芯位于光纖的中心部位（直徑 d1 約 9～50 微米），其成份是高純度的二氧化硅，此外還摻有極少量的摻雜劑如二氧化鍺，五氧化二磷等，摻有少量摻雜劑的目的是適當(dāng)提高纖芯的光折射率 (n1) 。

 

包層

包層位于纖芯的周圍（其直徑 d2 約 125 微米），其成份也是含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅。而摻雜劑（如三氧化二硼）的作用則是適當(dāng)降低包層的光折射率 (n2) ，使之略低于纖芯的折射率。這是光纖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，它使得光信號(hào)封閉在纖芯中傳輸。

 

涂敷層

光纖的最外層是由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成的涂敷層，其作用是增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性。

 

由纖芯和包層組成的光纖稱之為裸纖，它的強(qiáng)度、柔韌性較差，在裸纖從高溫爐拉出后2 秒內(nèi)進(jìn)行涂敷，經(jīng)過涂敷后的光纖才能制成光纜，才能滿足通信傳輸?shù)囊?。我們通常所說的光纖就是指這種經(jīng)過涂敷后的光纖。

光纖的主要性能指標(biāo)有衰減、色散、帶寬及其它幾何尺寸要求。

光纖分為多模光纖和單模光纖兩種。

 

單模光纖按照 ITU-T(ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Secto 國際 電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組 r) 分為 G652 、G653、 G654、 G655 和 G657 幾種，

 

 

二、單模光纖和多模光纖的區(qū)別

 

多模光纖

多模光纖(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯較粗(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)的頻率，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。多模光纖芯徑較大，允許較多模式傳播，其衰減較高，帶寬較窄，但耦合方便，一般用于短距離低容量傳輸。多模光纖按芯徑分為 50μm和62.5μm兩種，工作波長在850nm和1300nm。

 

單模光纖

單模光纖(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9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，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。后來又發(fā)現(xiàn) 在 1.31μm波長處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，大小也正好相等。這 就是說在 1.31μm 波長處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看，1.31μm 處正 好是光纖的一個(gè)低損耗窗口。這樣，1.31μm 波長區(qū)就成了光纖通信的一個(gè)很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。

 

 

常用單模及多模光纖如下：

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表1常用多模光纖

分類代號(hào)	折射率分布特點(diǎn)	纖芯直徑（μm）	包層直徑（μm）	材料
A1a	漸變折射率	50	125	二氧化硅
A1b	漸變折射率	62.5	125	二氧化硅
注：“A1a”可簡化為“A1”。

 

表2常用單模光纖

IEC代號(hào)	ITU-T代號(hào)	名稱	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”可簡化為“B1”。