第一部分光纤理论与光纤结构 Q3[MzIk 4
n("Xa#mY[
一.光及其特性: iO 9.SF0:
cvxYuP~
1. 光是一种电磁波。 T$rhz)_q
Q6)Wh6Cm
可见光部分波长范围是: 390~760nm(毫微米).大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850,1300,1550三种。 BbsgZ4
o@:${>jw
2.光的折射,反射和全反射。 _N)/X|=~s
!IF]P#
因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 gR1vUad7
q)te/J@
二.光纤结构及种类: `yF6-F
diHK
1.光纤结构: Z*/{^ zsE
XuS3#L/3p
光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm),中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外是加强用的树脂涂层。 2^ uP[
&n$kVNE
2.数值孔径: -UY5T@as
,2oF t\`.r
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&TCORNING)。 _|+}4 ap
m';j#j)w
3.光纤的种类: mxD]`F
[x{z}rYH
A. 按光在光纤中的传输模式可分为: 单摸光纤和多模光纤。 " GRR,7A
idsBw!DB
多模光纤:中心玻璃芯教粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。单模光纤:中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。 Znr6,[U+q
,Tp:. "
B.按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。 :m.6a4vx
Nm$Ba.Rg
常规型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上,如1300 5"sd
)qSjI_qt5
μm。
#zmt x0
GmhfBW?
色散位移型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上,如: Y"H'BT!b}
=&T%Jm}
1300μm和1550μm。 xVxN
@[
mrmm@?
C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。 TOT#l6yqdd
/U$5'BoS
突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低,模间色散高。适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤由于模间色散很小,所以单模光纤都采用突变型。 21k,{FB'?
='A VI-go5
渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高模光按正弦形式传播,这能减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。 H!'Ek[s+
3d>8~ANi=%
4.常用光纤规格: wqxChTbs
YCl&}/.pA
单模: 8/125μm, 9/125μm , 10/125μm Mi~x(W@}3
'p FK+j
多模: 50/125μm 欧洲标准 2#
72B
.;\uh$c
62.5/125μm 美国标准 &?[g8A
a =
*'
工业,医疗和低速网络: 100/140μm, 200/230μm ^F)t>K$0m
M^ZEAZi
塑料: 98/1000μm 用于汽车控制。 `cQAO1-5
S>Z07d6 &
三.光纤制造与衰减: zMke}2
aD^jlt
1.光纤制造: ;!S i_b2
E"%dO
现在光纤制造方法主要有:管内CVD(化学汽相沉积)法,棒内CVD法,PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法. 8n/8uRIR
vpq"mpfkh
2.光纤的衰减: j>8S,b=%
GIb,y,PDB
造成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,挤压,杂质,不均匀和对接等。 bvW3[ V
LpK? C<?x
本征: 是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。 #V{!|Y '
6E@TcN~,!
弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉,造成的损耗。 R
X N0v@V
`+h+X9
挤压: 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 '4Drs}j5
G%A!yV
杂质: 光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光,造成的损失。 frokl5L@
(`&SV$m
不均匀: 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 |(<A)C
1l5'N=hL
对接:光纤对接时产生的损耗,如:不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm),端面与轴心不垂直,端面不平,对接心径不匹配和熔接质量差等。 ::p%R@?
?o1QjDG
四.光纤的优点: 8e5imei
6&+}Hhe
1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 *ESi~7;#
,. zHG
2. 无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。 \3&