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光纤
来源:作者:日期:2015-01-14 15:19:30点击:7121次

光纤是一种传输介质,是依照光的全反射的原理制造的。光纤是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介,是一条以玻璃或塑胶纤维作为让讯息通过的传输媒介。通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害,如水,火,电击等。光缆分为:光纤、缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似,只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中,芯的直径是15mm~50mm, 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8mm~10mm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套, 以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套,用来保护封套。光纤通常被扎成束,外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体,它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。

目录

  • 光纤的分类
    • 光纤结构及种类
      • 光纤传输优点
        • 光纤在应用中的损耗
          • 几种常用光纤测试仪器的性能介绍

光纤的分类

光纤光纤正处在新产品的不断涌现的发展时期,种类不断增多,而且千变万化。近年来用于传感器的特殊光纤发展尤迅速。目前一般分类方法如下:

1. 按制作材料分:

(1) 高纯度石英玻璃光纤。这种材料损耗低,在波长时,最低达0。47db/km。用锗硅材料作芯子,硼硅材料作包层的多模光纤,损耗最低为0.5db/km和类似的损耗-波谱曲线。采用三元化合材料,可能获得最好的损耗-波谱曲线。

(2) 多组分玻璃光纤。通常用更常规的玻璃制成,损耗也很低,如Sodium-borosilica-te玻璃光纤在l=0.84微米最低损耗为3.4db/km。

(3) 塑料光纤。它与石英光纤相比具有重量轻,成本低,柔软性好,加工方便等特点,但损耗在r=0.63微米到100-200db/km。

2. 按传输模分:

(1) 单模光纤。单模光纤纤芯直径仅几个厘米,加包层和涂敷层后也仅几十个微米到125微米。纤芯直径接近波长。

(2) 多模光纤。多模光纤纤芯直径有50微米,加包层和涂敷层有50微米。纤芯直径远远大于波长。根据光纤的折射率沿径向分布函数不同又进一步分为多模阶跃光纤,单模阶跃光纤和多模梯度光纤

3. 按用途分:

(1) 通信光纤。

(2) 非通信光纤----特殊光纤。有低双折射光纤,高双折射光纤,涂层光纤,液芯光纤,激光光纤和红外光纤等。

4. 按制作方法分:

(1) 化学气相沉积法(CVD)或改进化学气相沉积法(MCVD)。用来制作高纯度石英玻璃光纤。

(2) 双坩埚法或三坩埚法。用来制作多组分玻璃光纤。

光纤结构及种类

光及其特性:

1.光是一种电磁波

可见光部分波长范围是:390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850,1310,1550三种。

2.光的折射,反射和全反射。

因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。   1.光纤结构: 光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm),中 间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外是加强用的树脂涂层。

2.数值孔径:

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&T CORNING)。

3.光纤的种类:

A.按光在光纤中的传输模式可分为:单模光纤和多模光纤。

多模光纤: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。单模光纤:中心玻璃芯较细(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,但其色度色散起主要作用,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。   单模光纤(Single-mode Fiber):一般光纤跳纤用黄色表示,接头和保护套为蓝色;传输距离较长。

多模光纤(Multi-mode Fiber):一般光纤跳纤用橙色表示,也有的用灰色表示,接头和保护套用米色或者黑色;传输距离较短。

B.按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

常规型:光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上,如1300nm。

色散位移型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上,如:1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。

突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低,模间色散高。适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤由于模间色散很小,所以单模光纤都采用突变型。

渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高模光按正弦形式传播,这能减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。

4.常用光纤规格: