《光纖通信與數(shù)字傳輸》課件-05光纖的構(gòu)造與分類

光纖通信與數(shù)字傳輸?shù)谖逯v：光纖的構(gòu)造與分類

1/15一、光纖的結(jié)構(gòu)1、纖芯，光信號的傳輸2、包層，限制光信號溢出3、一次涂敷層（預(yù)涂層），保護光纖增加韌性4、緩沖層，減少對光纖的壓力5、二次涂敷層（套塑層），加強光纖的機械強度一、光纖的結(jié)構(gòu)2/151、纖芯：位于光纖中心部位，主要成分是高純度的SiO2,純度可達99.99999%，其余成份為摻入極少量摻雜劑，如P2O5和GeO2，摻雜劑的作用是提高纖芯的折射率。纖芯直徑一般為2a＝3～100μm2、包層：含有少量摻雜劑的高純度SiO2,摻雜劑有氟或硼，其作用是降低包層折射率，包層直徑2b＝125～140μm3、一次涂層：厚度5～40μm，材料一般為環(huán)氧樹脂或硅橡膠，可承受7kg拉力4、緩沖層：厚度100μm5、二次涂敷層：原料大都采用尼龍或聚乙烯一、光纖的結(jié)構(gòu)3/151層＋2層＝光纖3＋4＋5層＝護層5層大約0.9mm左右4/15二、光纖的分類1、從原材料分：石英系光纖多組份玻璃光纖氟化物光纖塑料光纖液芯光纖摻雜光纖，如摻鉺光纖由于石英系光纖具有傳輸衰減小，通信頻帶寬，機械強度較高等特點，在通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。材料對性能的影響5/15按原材料劃分所用原材料舉例可制成光纖按其它方法歸類特點衰減強度可靠性價格石英光纖SiO2和摻雜劑階躍單模(SM)階躍多模(SI)梯度多模(GI)低高高高多成份玻璃光纖納鈣玻璃硼硅酸鹽玻璃階躍多模(SI)梯度多模(GI)較低較低存在問題較低塑包石英光纖纖芯：SiO2包層：塑料階躍多模(SI)較低較高存在問題較低全塑光纖纖芯：聚甲基丙烯酸甲酯包層：氟代丙烯酸樹酯SI高低有問題低6/15二、光纖的分類2、按照光纖橫截面上折射率分布特征n(r)分階躍型光纖，也稱突變型光纖（常用SI表示—StepIndexfibber）：纖芯與包層的折射率均為一常數(shù)，其界面處呈階躍式變化。漸變型光纖，也稱梯度光纖或自聚焦光纖（常用GI表示—GradedIndexfibber）：纖芯折射率連續(xù)變化，包層的折射率則為一常數(shù)。W型光纖等7/15ba0abba0abn(r)n(r)n1n1n2n2階躍型光纖漸變型光纖圖3按折射率分布光纖8/15a雙包層b三角芯c橢圓芯圖4典型特種單模光纖9/153、按光纖內(nèi)的導(dǎo)模數(shù)分多模光纖(MM—MultiModefiber)

當光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d1）遠大于光波波長時（約1μm），光纖傳輸?shù)倪^程中會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。

2a=50～75μm，2b=100-200μm（多模）單模光纖(SM—SingleModefiber)當光纖的幾何尺寸（主要是芯徑d1

）較小，與光波長在同一數(shù)量級，如芯徑d1

在4μm～10μm范圍，這時，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。2a=4~10μm，2b=125μm(單模)10/15傳播模式概念：當光在光纖中傳播時，如果光纖纖芯的幾何尺寸遠大于光波波長時，光在光纖中會以幾十種乃至幾百種傳播模式進行傳播。如圖所示。這些不同的光束稱為模式。圖5

光在階躍折射率光纖中的傳播圖6光在單模光纖中的傳播軌跡11/154、按套塑的情況分:松套/緊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。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。12/155、按工作波長分短波長光纖：0.8～0.9μm長波長光纖：1.0～1.7μm超長波長光纖：>2μm短波長與長波長光纖為石英系光纖，而超長波長光纖為非石英系光纖，如重金屬氧化物、硫硒碲化合物和鹵化物光纖等13/151、階躍多模光纖（SIF）2、梯度多模光纖（GIF）-G.6513、單模光纖（SMF）目前常用單模光纖有：G.652、G.653、G.654、G.655按照零色散波長將單模光纖分為6種G.652-非色散位移光纖；G.653-色散位移光纖；G.654-截止波長位移光纖；G.655-非零色散位移光纖；色散平坦光纖色散補償光纖三、常用光纖及光纖的標準14/15色散系數(shù)的單位ps/(nm.km)物理概念：若脈沖光源中含有兩個不同波長的光，二者之間的波長相差1nm，這兩個光同時進入光纖，傳輸1km后，長波長的光先到，短波長的光后到，二者的時間差為ps。導(dǎo)致光脈沖展寬。

光脈沖展寬的時間=色散系數(shù)x光纖長度x光源譜寬。光纖在色散系數(shù)為0的光波段，可傳輸?shù)墓饷}沖速率最高。C波段：1530~1565nmL波段：1565~1625n