乌鲁木齐光纤光缆基本知识简述_通信线缆_通信设备

基本知识简述。
1.1光纤的分类
根据不同的分类方法和规则，同一根光纤会有不同的名称。
1.1.1按光纤的用途
按使用用途，光纤主要分为通信光纤和非通信用光纤两大类。
例如：放入各类通信光缆内的光纤是通信光纤；放入胃镜等各类导光、传象束缆用的是非通信光纤。还有些光纤做成光器件既可用于通信，做成传感器也可以用于非通信。
1.1.2按光纤的材料
按光纤的主体材料，光纤主要可分为石英玻璃光纤、多组份玻璃系光纤和塑料光纤三大类。
大部分用于通信的光纤是由纯石英玻璃（二氧化硅）包层、掺杂石英玻璃芯层组成的光纤；胃镜等光纤主要由多组分玻璃制成；塑料制成的光纤主要用于短距离通信和装饰。
1.1.3 按光纤的折射率剖面
按光纤的折射率分布剖面结构，光纤主要分为阶跃型、渐变（聚焦）型和复杂（三角、多包层）型三大类。
1.1.4按传输的模式
按光纤内传输的模式数量，可以将光纤分为多模和单模光纤两大类。
在指定的工作波长范围，当有多个模式（光纤的运动形式）在光纤中同时传输时，这种光纤称为“多模光纤”。“单模光纤”在指定的工作波长范围内只能传输基模（最低阶模）。
1.1.5按ITU-T标准
国际电信联盟（ITU-T）为通信用光纤制定了统一的光纤标准（G标准）。按照ITU-T关于光纤的建议，将通信用光纤分为G.651、G.652、G.653、G.654、G.655和G.656等类光纤，有些类别还细分为若干子类。
1.1.6按IEC标准
国际电工委员会（IEC）也为通信用光纤制定了相应标准。按照IEC 关于光纤的建议，将通信光纤分为A1、B1、B2、B3和B4类光纤，有些类别也细分为若干子类。
1.1.7按GB/T标准
国家标准（GB/T）等采用了IEC标准。
1.2光纤结构和传光原理
1.2.1光纤结构
由内到外，光纤由纤芯、包层、一次涂覆和着色层组成，称为光纤的外结构。多模光纤同单模光纤外结构的区别只在于纤芯的尺寸。光纤的内结构则是纤芯的折射率剖面结构。
1.2.2光纤的传光原理和传输模式
（1）传光原理
简单描述了光纤的传光原理。
（a）中所示的是多模阶跃型光纤，其纤芯折射率分布是平坦的。在纤芯内传播的若干模式光线基于全反射原理，在纤芯和包层界面多次反射到达终点。由于各个模式的反射次数不同引起的“光程差”在到达终点时造成了“时延差”，使输入的光脉冲到达终点时宽度展宽即降低了带宽能力。
（b）中所示的是多模渐变型光纤，其纤芯折射率分布类似于拋物线，近似于透镜的自聚焦形式。在纤芯内传播的若干个模式光线以正弦形式运动，有基本一致的焦点，改变了多模阶跃光纤的时延差，即提高了带宽的能力。但多个模式同时传播引起的碰撞造成了所谓的“模间色散”，使输入的光脉冲到达终点时宽度仍有较大的展宽。
中所示的是标准单模光纤，虽然其纤芯折射率分布仍是平坦的。但由于只有一个模式在传播，避免了多模在传播时互相耦合造成的损耗和色散，输入的光脉冲到达终点时损耗和展宽均最小。相比于多模光纤，其单位长度的传输损耗小而带宽能力大，但因纤芯尺寸小，与光源耦合和相互对接的难度增加。
（2）光纤模式
光波是电磁波，光纤中的电磁场分布遵守麦克斯韦方程。解波动方程可以得到光纤模式特性、场结构、传输常数和截止条件等。
在平面介质波导中，以光线传输的导波沿波导曲折前进，所有这些光线均通过波导的平面，并且这些波不是横电波（TE）就是模磁波（TM）。
表示基膜（LP01模）在阶跃光纤内的电场分布，图1.2.3（b）则是垂直于光纤横截面的电场分布，图1.2.3（c）是LP01模、LP11模和LP21模垂直于光纤横截面的强度分布。
（3）光纤中模数
在阶越跃光纤中，传导模数由V参数（或归一化频率）决定，V参数与光纤的结构参数有关，由式1.2.1表达。
（式1.2.1）
：工作波长；
：纤芯半径；
n1：纤芯折射率；
n2：包层折射率；
：纤芯和包层的相对折射率差；
：光纤的数值孔径。
当V=2.405时，只有基膜LP01通过纤芯传输，这时的光纤是单模工作，因此有了光纤的截止波长，由式2.2.2得出。
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(式1.2.2)
根据式1.2.1，截止波长为1260 nm的标准单模光纤在工作波长1310nm处的V值为2.31；在工作波长为1550nm处的V值为1.96，因而波导较弱。
当V=2.405时，传导的模数增长的很快，在阶跃多模光纤中能够支持的模式数量N由式2.2.3表示。

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