第二章 光纖與光纜

《第二章 光纖與光纜》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第二章光纖與光纜2.1光纖簡介2.2導光原理2.3光纖的特性2.4光纜2.5新型光纜簡介2.1光纖簡介1.光纖結(jié)構(gòu)目前通信用的光纖是石英玻璃（SiO2）制成的橫載面很小的雙層同心園柱體，未經(jīng)涂敷和套塑的光纖稱為裸光纖，由纖芯和包層所組成。為了保護光纖表面，提高抗拉強度及實用，一般需在裸光纖表面進行涂敷構(gòu)成光纖。光纖結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。其中，纖芯是光纖中傳遞光信號的通道，制作材料一般是石英玻璃（還摻雜有極少量的摻雜劑），其徑長約5～12μm（單模光纖）或50～150μm（多模光纖），另外也有使用塑料制作

2、纖芯的光纖，其徑長約1000μm（價格比石英纖芯的光纖便宜），纖芯的折射率表示為n1；包層是纖芯外圍的部分，是在石英中摻入一定量的摻雜劑制成的，其折射率表示為n2（n2

3、纖基本結(jié)構(gòu)2.1光纖簡介2.光纖分類（1）按材料劃分按光纖制作材料的不同，光纖可分為：以二氧化硅為主要成份的石英光纖；以多種組份玻璃組成的玻璃光纖；在某種細管內(nèi)充以一種傳光的液體材料組成的液芯光纖；以塑料為材料的塑料光纖；以石英為纖芯和包層，外涂炭素材料的高強度光纖等。（2）按折射率分布劃分按光纖橫截面上折射率分布劃分，則光纖可被劃分為階躍型光纖、漸變型光纖等，如圖2-2所示，圖中d為纖芯直徑。上一頁下一頁返回2.1光纖簡介從圖2-2可以發(fā)現(xiàn)，階躍型的折射率分布，就是在纖芯或包層區(qū)域內(nèi)，其折射率是均勻

4、分布，其值分別為n1和n2,且n1>n2，而在纖芯與包層的分界面處，折射率是階躍變化的；漸變型的折射率分布，就是在光纖軸心處的折射率最大（達到n1）,而沿截面徑向，折射率逐漸變小，至纖芯與包層的分界面，折射率降為n2,包層區(qū)域內(nèi)，折射率為n2,且均勻分布。相對折射率差。設△為相對折射率差，則見公式2-1：光在階躍型光纖和漸變型光纖中傳播的軌跡如圖2-3(a)所示,如圖2-3(b)所示。上一頁下一頁返回返回(a)階躍型光纖(b)漸變型光纖圖2-2典型光纖折射率分布圖2-2典型光纖折射率分布返回△=相對折

5、射率差。設△為相對折射率差，則：公式2-12.1光纖簡介返回（a）階躍型圖2-3光纖中的光傳播圖2-3光纖中的光傳播返回（b）漸變型圖2-3光纖中的光傳播圖2-3光纖中的光傳播2.1光纖簡介（3）按傳輸波長劃分按傳輸波長劃分，則光纖可分為短波長光纖和長波長光纖。短波長光纖的波長為0.85μm（0.8μm～0.9μm），長波長光纖的波長為1.3μm～1.6μm，主要有1.31μm和1.55μm兩種。長波長光纖具有衰耗低、帶寬大等優(yōu)點，適用于遠距離、大容量的光纖通信。（4）按套塑結(jié)構(gòu)分類按套塑結(jié)構(gòu)劃分，光

6、纖可分為緊套光纖和松套光纖。緊套光纖是指在二次、三次涂敷層與包層、纖芯緊密結(jié)合的光纖，如圖2-4所示；松套光纖是指經(jīng)過預涂敷后的光纖松散地放置在塑料套管內(nèi)，不再進行二次涂敷，因為其制作工藝簡單、光纖衰減－溫度特性與機械特性良好，所以受到越來越多的重視，如圖2-5所示。上一頁下一頁返回返回圖2-4緊套光纖圖2-4緊套光纖返回圖2-5松套光纖圖2-5松套光纖2.1光纖簡介（5）按傳輸模的數(shù)量劃分按傳輸模的數(shù)量劃分，光纖可劃分為多模光纖和單模光纖。當光在光纖中傳播時，如果光纖纖芯的幾何尺寸（芯徑d1）遠大于

7、光波波長時，光在光纖中會以幾十種乃至幾百種傳播模式進行傳播，如圖2-6所示,這些不同的光束稱為模式，此時光纖被稱為多模光纖。單模光纖是指：當光纖的幾何尺寸（芯徑d1）較小，與光波長在同一數(shù)量級，如芯徑d1在4μm～10μm范圍，此時光纖只允許一種模式（基模）在其中傳播，其余的高次模全部截止，這樣的光纖稱為單模光纖，如圖2-7所示。要做到單模傳輸，光纖的纖芯幾何尺寸，需要滿足公式2-2的要求.上一頁下一頁返回返回圖2-6多模傳播圖2-6多模傳播返回圖2-7單模傳播圖2-7單模傳播返回要做到單模傳輸，光纖

8、的纖芯幾何尺寸，需要滿足公式2-2的要求:公式2-22.1光纖簡介返回上一頁下一頁【例2-1:】對于NA=0.12的光纖，要在時，實現(xiàn)單模傳輸，則光纖纖芯直徑為=8.4μm單模光纖避免了模式色散，適用于遠距離的光纖通信，但其纖芯要求很纖細，因此對制作工藝提出了苛刻的要求。單模光纖和多模光纖的比較見表2-1所示。2.1光纖簡介返回表2-1光纖單模光纖和多模光纖的比較表2-1光纖單模光纖和多模光纖的比較項目單模光纖多模光纖芯徑較細(10μm左右)較粗(50～