2.1光纤的结构和分类光纤通信

Posted 2020-11-28 xbycf

2.1光纤的结构和分类光纤通信

（1）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。

单模光纤的纤芯为8um~10um，多模光纤的纤芯为50，62.5um。

纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），其用是适当提高纤芯对光的折射率（nl），用于传输光信号。

（2）包层：包层位于纤芯的周围。

直径d=125um，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n），使之略低于纤芯的折射率，即n>2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。

 

1.折射和折射率

光线在不同的介质中以不同的速度传播，描述介质的这一特征的参数就是折射率，或称折射指数。如果是光在某种介质中的速度，c是光在真空中的速度，那么折射率可由下式确定：n=dv

 

 

（3）涂覆层：光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。

一次涂覆层一般使用内烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料：

缓冲层一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。

涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。由纤芯和包层组成的光纤称之为裸纤，它的强度、柔韧性较差，在裸纤从高温炉拉出后2秒内进行涂覆，经过涂覆后的光纤才能制成光缆，满足通信传输的要求。

 

2.1.2光纤的分类

1.按传输波长分类

短波长光纤的波长为0.85um（0.8~0.9um）。长波长光纤的波长为1.3~1.6um，

主要有1.31um和1.55um两个窗口。

波长为0.85um的多模光纤主要用于短距离市话中继线路或专用通信网等线路。

长波长光纤主要用于干线传输。

 

阶跃型=突变型

 

3.按套塑结构分类

紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地会上一层尼龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。

松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管，光纤可以在套管中自由活动。

4.按传输模式分类

（1）多模光纤

光纤中传输多种模式时，这种光纤被称为多模光纤。由于多模光纤的纤芯直径较粗，既可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布，目前多采用后者。

（2）单模光纤

光纤中只传输一种模式（基模），其余的高次模全部截止，这种光纤被称为单模光纤。

5.按光纤的材料分类

（1）石英玻璃光纤：以氧化硅为主要材料，适当添加改变折射率的材料制成。这种类型的光纤耐火性能高，损耗低，是目前应用最广泛的光纤。

（2）多组分玻璃光纤：由二氧化硅、氧化钠、氧化钙等多组分玻璃材料组成。这种类型的光纤损耗较低，但可靠性较差。

（3）石英芯塑料包层光纤：纤芯材料是石英，包层用硅树脂。

（4）塑料光纤：纤芯和包层均由塑料制成。这种类型的光纤价格便宜，但损耗较大，可靠性不高。

　　  sinθc＝n2/n1

 

全反射的条件是什么

①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上，

②入射角等于或大于临界角.这两个条件都是必要条件，

两个条件都满足就组成了发生全反射的充要条件.

 

 

数值孔径描述了光纤收光的能力的大小

 

 

讨论标题: 角度大小满足什么条件的子午光线才能进入阶跃型多模光纤进行传输？

答：0＜入射角＜arcsin√n1²-n2²

 

 

 

单模光纤的传输条件

·除了主模以外，其它所有模式称为高次模。

·第二个模式的归一化截止频率值是2.40483，它所对应的模式是LP11模，为第一高次模。

·因此，单模光纤的单模传输条件为：0<V<2.40483

 

 

4.光纤翘曲度

光纤翘曲度指在特定长度光纤上测量到的弯曲度，可用曲率半径来表示弯曲度。

可以设想将光纤放在一个大平面上并伸出平面一些，伸出部分因光纤属性（非重力）所自然形成的弯就是光纤翘曲，光纤翘曲度就是此弯曲的曲率半径。翘曲度（即曲率半径）数值越大，意味着光纤越直。

 

 

5.带状光纤的几何特性

光缆网络的迅速发展，使得大芯数光缆被更多地采用，对于大芯数光缆建设，采用带状光缆可以提高施工速度。

带状光纤通常由4、6、8、12、24芯涂覆光纤，采取紫外线固化粘结材料粘结成带状，通过粘结材料把带状光纤组合成阵列排列（如图2-14所示）。接续时一般可以同时次性完成一个带状光纤的接续。