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光纖理論與光纖結(jié)構(gòu)

2011年05月19日 15:57:45人氣：1738來(lái)源：上海新炫網(wǎng)絡(luò)科技有限公司

一、光及其特性：

1.光是一種電磁波

　　可見光部分波長(zhǎng)范圍是：390~760nm（毫微米）。大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是：850，1300，1550三種。

2.光的折射，反射和全反射。

　　因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來(lái)，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

二、光纖結(jié)構(gòu)及種類：

1.光纖結(jié)構(gòu)：

　　光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125μm），zui外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。

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。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&T CORNING）。

3.光纖的種類：

A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)蚊饫w和多模光纖。

　　多模光纖：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。單模光纖：中心玻璃芯較細(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。

B.按*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)廠家將光纖傳輸頻率*化在單一波長(zhǎng)的光上，如1300nm。

　　色散位移型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率*化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。

　　突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。

　　漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。

4.常用光纖規(guī)格：

　　單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

　　多模：50/125μm，歐洲標(biāo)準(zhǔn)

　　　　　62.5/125μm，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

　　工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140μm，200/230μm

　　塑料：98/1000μm，用于汽車控制

三、光纖制造與衰減：

1.光纖制造：

　　現(xiàn)在光纖制造方法主要有：管內(nèi)CVD（化學(xué)汽相沉積）法，棒內(nèi)CVD法，PCVD（等離子體化學(xué)汽相沉積）法和VAD（軸向汽相沉積）法。

2.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：瑞利散射，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。

四、光纖的優(yōu)點(diǎn)：

1.光纖的通頻帶很寬.理論可達(dá)30億兆赫茲。

2.無(wú)中繼段長(zhǎng).幾十到100多公里，銅線只有幾百米。

3.不受電磁場(chǎng)和電磁輻射的影響。

4.重量輕，體積小。例如：通2萬(wàn)1千話路的900對(duì)雙絞線，其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜，直徑為0.5英寸，重量450P/KM。

5.光纖通訊不帶電，使用安全可用于易燃，易暴場(chǎng)所。

6.使用環(huán)境溫度范圍寬。

7.化學(xué)腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。

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