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光纤的分类

  光纤全名是光导纤维,是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中,使它能够弯曲而不至于断裂。

按光纤材料分类

  按光纤组成材料可分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、全塑料光纤、氟化物光纤及硫硒化合物光纤。

  1、石英系光纤

  石英光纤是以二氧化硅为主要原料,并按不同的掺杂量,来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英(玻璃)系列光纤,具有低耗、宽带的特点,已广泛应用于有线电视和通信系统。

  2、多组分玻璃光纤

  多组分光纤是在二氧化硅原料中,再适当混合诸如氧化钠、氧化硼、氧化钾等氧化物制作成多组分玻璃光纤。多组分玻璃比石英玻璃的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在YL业务的光纤内窥镜。

  3、全塑料光纤

  是将纤芯和包层都用塑料(聚合物)作成的光纤。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离光键路的光通信中。原料主要是有机玻璃、聚苯乙稀和聚碳酸酯。塑料光纤的纤芯直径为1000μm,比单模石英光纤大100倍,接续简单,而且易于弯曲施工容易。

  4、氟化物光纤

  氟化物光纤是由氟化物玻璃作成的光纤。主要工作在2~10μm波长的光传输业务。其具有超低损耗光纤的可能性,正在进行着用于长距离通信光纤的可行性开发。

  5、硫硒化合物光纤

  在光纤的纤芯中,掺杂如铒、钦、镨等稀土族元素的光纤。掺杂稀土元素的光纤有激光振荡和光放大的现象。

按光纤传输模式分类

  按光在光纤中的传输模式分可分为单模光纤和多模光纤。多模光纤的纤芯直径为50~62.5μm,包层外直径125μm,单模光纤的纤芯直径为8.3μm,包层外直径125μm。光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长1.31μm和1.55μm。光纤损耗一般是随波长加长而减小,0.85μm的损耗为0.35dBkm,1.55μm的损耗为0.20dBkm,这是光纤的Zdi损耗,波长1.65μm范围内都有损耗高峰,这两个范围未能充分利用。80年代起,倾向于多用单模光纤,而且先用长波长1.31μm。

  1、多模光纤

  多模光纤ZX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:600MBKM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。

  2、单模光纤

  单模光纤ZX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。1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的,因此这种光纤又称G652光纤。

按光纤折射率分布分类

  光纤按折射率分布情况分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

  1、阶跃型光纤

  光纤的纤芯折射率高于包层折射率,使得输入的光能在纤芯一包层交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤纤芯的折射率是均匀的,包层的折射率稍低一些。光纤ZX芯到玻璃包层的折射率是突变的,只有一个台阶,所以称为阶跃型折射率多模光纤,简称阶跃光纤,也称突变光纤。

  阶跃型光纤的传输模式很多,各种模式的传输路径不一样,经传输后到达终点的时间也不相同,因而产生时延差,使光脉冲受到展宽。所以这种光纤的模间色散高,传输频带不宽,传输速率不能太高,用于通信不够理想,只适用于短途低速通讯,比如: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。这是研究开发较早的一种光纤,现在已逐渐被淘汰了。

  2、渐变型光纤

  为了解决阶跃光纤存在的弊端,人们又研制、开发了渐变折射率多模光纤,简称渐变光纤。光纤ZX芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高次模的光按正弦形式传播,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。

  渐变光纤的包层折射率分布与阶跃光纤一样,为均匀的。渐变光纤的纤芯折射率ZXZda,沿纤芯半径方向逐渐减小。由于高次模和低次模的光线分别在不同的折射率层界面上按折射定律产生折射,进入低折射率层中去,因此,光的行进方向与光纤轴方向所形成的角度将逐渐变小。同样的过程不断发生,直至光在某一折射率层产生全反射,使光改变方向,朝ZX较高的折射率层行进。

  这时,光的行进方向与光纤轴方向所构成的角度,在各折射率层中每折射一次,其值就增大一次,Z后达到ZX折射率Zda的地方。在这以后,和上述完全相同的过程不断重复进行,由此实现了光波的传输。可以看出,光在渐变光纤中会自觉地进行调整,从而Z终到达目的地,这叫做自聚焦。

按光纤工作波长分类

  光纤按工作波长可分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。短波长光纤是指0.8~0.9μm的光纤;长波长光纤是指1.0~1.7μm的光纤;超长波长光纤是指2.0μm以上的光纤。


2005-01-07 浏览次数:2012次
本文来源:https://www.yiqi.com/daogou/detail_2022.html
热门标签: 光纤的发展|作用光纤的原理|特点光纤的结构光纤的选择方法|测试方法单模光纤
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