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1、第2章光纖和光纜1本章內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)本章內(nèi)容?光纖的結(jié)構(gòu)和類型。?光纖的導(dǎo)光原理。?光纖的特性。?光纜的結(jié)構(gòu)和種類。本章重點(diǎn)?光纖的結(jié)構(gòu)和類型。?光纖的特性。?光纜的種類。本章的難點(diǎn)?光纖的導(dǎo)光原理。第2章光纖和光纜2學(xué)習(xí)本章目的和要求?掌握光纖的結(jié)構(gòu)和類型。?了解光纖的導(dǎo)光原理。?掌握光纖的特性。?掌握光纜的結(jié)構(gòu)和種類。第2章光纖和光纜32.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型2.1.1光纖的結(jié)構(gòu)1.光纖結(jié)構(gòu)光纖由纖芯、包層和涂覆層3部分組成，如圖2-1所示。圖2-1光纖的結(jié)構(gòu)42.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型（1）纖芯：纖芯位于光纖的中心部位。直徑d1=4
2、μm～50μm，單模光纖的纖芯為4μm～10μm，多模光纖的纖芯為50μm。纖芯的成分是高純度SiO2，摻有極少量的摻雜劑（如GeO2，P2O5），作用是提高纖芯對(duì)光的折射率（n1），以傳輸光信號(hào)。（2）包層：包層位于纖芯的周圍。直徑d2=125μm，其成分也是含有極少量摻雜劑的高純度SiO2。而摻雜劑（如B2O3）的作用則是適當(dāng)降低包層對(duì)光的折射率（n2），使之略低于纖芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信號(hào)封閉在纖芯中傳輸。52.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型（3）涂覆層：光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層，緩沖層和二次涂覆層。一次涂覆層一般
3、使用丙烯酸酯、有機(jī)硅或硅橡膠材料；緩沖層一般為性能良好的填充油膏；二次涂覆層一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物。涂覆的作用是保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時(shí)又增加了光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長(zhǎng)光纖壽命的作用。涂覆后的光纖其外徑約1.5mm。通常所說的光纖為此種光纖。62.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型緊套光纖與松套光纖緊套光纖就是在一次涂覆的光纖上再緊緊地套上一層尼龍或聚乙烯等塑料套管，光纖在套管內(nèi)不能自由活動(dòng)。松套光纖，就是在光纖涂覆層外面再套上一層塑料套管，光纖可以在套管中自由活動(dòng)。圖2-2套塑光纖結(jié)構(gòu)72.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型2．光纖的折
4、射率分布與光線的傳播圖2-3所示為兩種典型光纖的折射率分布情況。一種稱為階躍折射率光纖；另一種稱為漸變折射率光纖，如圖2-3（a）、（b）所示。圖2-3光纖的折射率分布82.1光纖的結(jié)構(gòu)和類型光在階躍折射率光纖和漸變折射率光纖的傳播軌跡分別如圖2-5和圖2-6所示。圖2-5光在階躍折射率多模光纖中的傳播圖2-6光在漸變折射率多模光纖中的傳播92.1.2光纖的分類若按傳輸模的數(shù)量分類可分為多模光纖和單模光纖若按傳輸波長(zhǎng)分類可分為短波長(zhǎng)光纖和長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖若按套塑結(jié)構(gòu)分類可分為緊套光纖和松套光纖102.1.2光纖的分類1．按傳輸模數(shù)分類按傳輸
5、模的數(shù)量不同，光纖分為多模光纖和單模光纖。傳播模式概念：當(dāng)光在光纖中傳播時(shí)，如果光纖纖芯的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)，光在光纖中會(huì)以幾十種乃至幾百種傳播模式進(jìn)行傳播。如圖2-4所示。這些不同的光束稱為模式。圖2-4光在階躍折射率光纖中的傳播112.1.2光纖的分類（1）多模光纖當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d1）遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)時(shí)（約1μm），光纖傳輸?shù)倪^程中會(huì)存在著幾十種乃至幾百種傳輸模式，這樣的光纖稱為多模光纖。如圖2-5和圖2-6所示。（2）單模光纖當(dāng)光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d1）較小，與光波長(zhǎng)在同一數(shù)量級(jí)，如芯徑d1在4μm～10
6、μm范圍，這時(shí)，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。122.1.2光纖的分類圖2-7光在單模光纖中的傳播軌跡132.1.2光纖的分類2．按傳輸波長(zhǎng)分類光纖可分為短波長(zhǎng)光纖和長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。短波長(zhǎng)光纖的波長(zhǎng)為0.85μm（0.8μm～0.9μm）長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖的波長(zhǎng)為1.3μm～1.6μm，主要有1.31μm和1.55μm兩個(gè)窗口。3．按套塑結(jié)構(gòu)分類按套塑結(jié)構(gòu)不同，光纖可分為緊套光纖和松套光纖。142.1.2光纖的分類4．單模光纖的分類ITU-T建議規(guī)范了G.652、G.653、G
7、.654和G.655四種單模光纖。（1）G.652光纖G.652光纖，也稱標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SMF），是指色散零點(diǎn)（即色散為零的波長(zhǎng)）在1310nm附近的光纖。它的折射率分布如圖2-8所示。圖（a）表示的階躍折射率設(shè)計(jì)稱為匹配包層型，圖（b）表示的階躍折射率設(shè)計(jì)被稱為凹陷包層型。（2）G.653光纖G.653光纖也稱色散位移光纖（DSF），是指色散零點(diǎn)在1550nm附近的光纖，它相對(duì)于G.652光纖，色散零點(diǎn)發(fā)生了移動(dòng)，所以叫色散位移光纖。152.1.2光纖的分類圖2-8G.652光纖的折射率162.1.2光纖的分類4．單模光纖的分類（3
8、）G.654光纖G.654光纖是截止波長(zhǎng)移位的單模光纖。其設(shè)計(jì)重點(diǎn)是降低1550nm的衰減，其零色散點(diǎn)仍然在1310nm附近，因而1550nm窗口的色散較高。G.654光纖主要應(yīng)用于海底光纖通信。（4）G.655光纖由于
