单模光纤的特性参数共47页
单模光纤特征
单模光纤是一种光纤类型，其只能传输单一模式的激光束。
与多模光纤相比，单模光纤具有更高的传输速度和更低的衰减，因此通常用于需要高速、长距离的数据传输和通信应用。
以下是单模光纤的主要特征：
1. 传输速率高：单模光纤能够以极高的速度传输数据，这是由于其低衰减和窄的光束宽度。
这使得单模光纤成为光纤通信和数据传输的理想选择。
2. 传输距离长：由于单模光纤只传输单一模式的激光束，这意味着它不会受到模式色散的影响，这是多模光纤中常见的问题。
因此，单模光纤具有更长的传输距离，这对于需要远距离通信的应用非常重要。
3. 稳定性高：单模光纤具有很高的稳定性，因为它对温度、湿度和机械应力的变化不太敏感。
这使得单模光纤在恶劣环境和移动应用中具有很高的可靠性。
4. 制造精度高：单模光纤的制造需要极高的精度，因为任何小的偏差都可能导致光的散射和衰减。
这通常需要高级的光纤制造技术和设备。
5. 成本较高：由于单模光纤需要高级的光纤制造技术和设备，因此其成本相对较高。
这也限制了单模光纤在某些应用中的普及。
6. 色散管理：虽然单模光纤避免了模式色散的问题，但在高数据率传输中，非模式色散和波导色散会有影响。
这是需要采取一些措施来管理色散问题。
总的来说，单模光纤在高速、长距离数据传输和通信应用中具有很高的优势，但也需要注意色散管理等问题。
随着技术的发展，单模光纤的性能和成本也在不断改进，使其在更多领域得到应用。
【精品】常用单模光纤的特性和应用
常用单模光纤的特性和应用常用单模光纤的特性和应用一、前言光纤是光信号的物理传输媒质，其特性直接影响光纤传输系统的带宽和传输距离，目前已开发出不同特性的光纤以适应不同的应用，常用的光纤种类有常规单模光纤G.652色散位移光纤G.653、截止波长位移单模光纤G.654、非零色散位移光纤G.655和适用于宽带传送的非零色散位移光纤G.656，前三种光纤的低损耗区都在1550nm波长附近，G.656光纤将非零色散位移光纤使用的波长范围延伸到了1460～1625nm波段。
我国光纤标准等同采用了IEC(国际电工委员会)的分类编号方法，但人们有时也按ITU-T(国际电信联盟电信标准化部)建议的编号称呼相应的光纤，例如G. 652光纤、G. 655光纤。
玻璃芯 / 玻璃包层单模光纤的分类如表1所示。
目前在全球通信网络中最常用的单模光纤是:G.652,G.655和G.656光纤。
表 1. 单模光纤的分类二、各种光纤的应用特性2.1、G.652单模光纤特性与应用ITU-TG.652新建议将G.652光纤分为A,B,C三个子类，如表1所示，A,B子类和C子类光纤分别与B1.1类和B1.3类光纤相对应。
A子类光纤适用于最高可达STM-16(2. 5 Gb/s)传输系统。
B子类光纤适用于最高可达STM-64 (10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常需要波长色散调节。
C子类光纤适用于最高可达STM-64(10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常也需波长色散调节。
该子类光纤的主要特点是可将ITU-TG .95 7建议的SDH传输扩展到1360--1530 nm波段，在此波段内，波长色散会对最大线路长度有所限制或需要进行调节。
表2 G.652单模光纤特性①上限波长尚未完全确定，且xx≤25 nm。
②如果对一种特定结构的光缆已经过验证.制造厂家可以在满足光缆PMD Q基本要求的情况下，对未成缆光纤选择规定最大的偏振模色散系数。
单模光纤
normalized through（归一化）
• 模式的瞬时能量 • 在宽波段脉冲非线性传输
• 频域场
• 方程可重新 V参考系速度 • 总的频域下非线性电极化强度
• 单模情况下
• 波导本征值
• 在纤芯内沿半径方向场量呈驻波分布，用贝塞尔 函数描述，M=0对应子午光线，沿z轴成行波状态， 波的相位常数为
本文研究了光子晶体光纤中色散波产生的机制及控制方法，取得了如下主要成果： 第一，基于光子晶体光纤中光脉冲传输的非线性薛定谔方程，分析了光子晶体光纤 中色散波产生的物理机制及控制方法。研究发现：光子晶体光纤中色散波的产生也 要满足相位匹配条件，而且在色散波产生前，频谱还要有足够的宽度以更好地实现 相位匹配。在控制色散波产生位置方面，三阶色散为正(负)的光子晶体光纤中产生的 是蓝(红)移色散波；第二个零色散波长越长，产生的红移色散波的波长也越长；泵浦 脉冲的峰值功率越大，产生的蓝移色散波的波长越短。在控制色散波产生的效率方 面，泵浦脉冲的峰值功率越大，蓝移色散波产生的效率越高；初始频率正(负)啁啾提 高(降低)了蓝移色散波的产生效率；泵浦脉冲的中心波长越长，红移色散波产生的效 率越高。
•
尽管在长距离通信领域空心光子晶体光纤还无法挑战传统光纤，但是在其他几个方面 的重要应用中，空心光子晶体光纤要优于传统的光纤，其中最值得注目的可能就是激 光束传输。与传统光纤相比，空心光子晶体光纤的一个重要优点就是具有较高的损伤 阈值。因为实际上只有极少数光在玻璃中传输，所以空心光子晶体光纤的能量传输能 力要远远优越于传统的光纤。 图2应用于通信波段的低损耗空心光子晶体光纤 的横截面的电子显微图。这种光纤在1550 nm波长处具有最小损耗1.7dB/km。 它 们之间的另一个差异就是空心光子晶体光纤具有较低的光学非线性特性，这也是光与 玻璃之间很少发生交叠的结果。关键是，纤芯中气体的非线性折射率要比固体硅的小 大约1000倍，该气体使得空心光子晶体光纤的非线性特性比传统光纤的要小三个数量 级。因此，不管是连续波还是短脉冲序列，都可以以非常高的功率在空心光子晶体光 纤中传输，而且不会产生光谱的失真。实际上，空心光子晶体光纤可以设计成由芯内 气体或者玻璃的非线性来决定整个光纤的非线性特性。另外，除了空气，还可以充入 其它气体，从而能够从整体上完全控制光纤的非线性特性。 图3 增大空心光子晶体 光纤，(图2所示)的芯可以降低损耗，但同时也带来更多的表面膜交叉，从而引起损耗 光谱上出现许多尖峰。小的芯具有较宽带宽、平滑的光谱，但是损耗会增大。 值 得注意的是，当脉冲宽度小于 1ps 时，新的制约因素开始显得重要了。脉冲的本征带 宽开始和空心光子晶体光纤的低损耗窗口的宽度相比拟。另外，空心光子晶体光纤中 的群速度色散意味着小于 1ps 的脉冲在光纤中只传播几米的距离就会发生明显的色散。 然而，重要的是，空心光子晶体光纤的低非线性特性使得这样的色散不会伴随着明显 的频谱失真，即使是脉冲宽度为100fs 、峰值功率达到典型锁模激光振荡器水平的脉冲 也如此。 对于传统光纤，在非线性效应与色散的共同作用下，那么短的脉冲只传 播几毫米就会很快被分裂开。空心光子晶体光纤的低非线性特性就意味着，只要能够 适当的补偿光纤中的线性色散，比如在耦合进入光纤前用一块玻璃对脉冲进行预啁啾， 那么脉冲在空心光子晶体光纤中就完全能够传播到好几米远。另一个可能性就是利用 空心光子晶体光纤的低非线性特性来平衡线性色散，那样脉冲将可以在空心光子晶体 光纤以孤子的形式传播。以前，在比较低的功率水平、在1500nm波段，利用传统光纤 观测过光纤孤子。但是，空心光子晶体光纤可以在很宽的波长范围内传播峰值功率高 达几个兆瓦的高强度脉冲。
单模光纤
单模光纤与多模光纤区别
结构
芯径 剖面
单模光纤
5—10μm SMF, DSF, DFF, DCF, NZDF, PMF等, 种类繁多, 是光纤研 究的核心内容
为便于光耦合，采用小的折射率 差以获得较大的芯径 为减小弯曲损耗，λc通常仅略小 于工作波长λ
多模光纤
较大， 2 12 ⎡ ⎛r⎞ ⎤ n (r ) = n1 ⎢1 − Δ ⎜ ⎟ ⎥ ⎝a⎠ ⎥ ⎢ ⎣ ⎦
2 2 2
(
)
V 2 = U 2 +W 2 = a2 k0 n1 − k0 n2
2 2 2
(
(
2
2
)
)
二、无界抛物型折射率分布弱导光纤
抛物型光纤与无界抛物型光纤 无界抛物型光纤的标量近似解（LPmn 模） 无界抛物型光纤中的基模场分布与光强分布 模场直径的概念
无界抛物型折射率分布弱导光纤
渐变（grading）型光纤
归一化工作频率与矢量模特性曲线
阶跃折射率光纤中的传导模的数量由光纤归一化频率决定。
2 V = k0a n12 − n2 = k0an1 2Δ
基模： HE11
单模工作范围
阶跃折射率单模光纤
标量模的 b ~ V 曲线
b：归一化传输常数 b~V曲线
基模: LP01
单模工作范围
阶跃折射率单模光纤
阶跃折射率光纤的单模截止波长 λc
阶跃单模光纤的特征方程
LPmn模的特征方程
J m (U ) K m (W ) = UJ m +1 (U ) WK m +1 (W )
LP01模特征方程 m=0
J 0 (U ) K 0 (W ) = UJ 1 (U ) WK1 (W )
ITU-T G.652单模光纤和光缆的特性
国际电联 2005 版权所有。未经国际电联事先书面许可，不得以任何手段复制本出版物的任何部分。
ii
ITU-T G. 652 建议书（06/2005）
ITU-T G.652 建议书
单模光纤和光缆的特性
摘要
本建议书描述了单模光纤和光缆的几何、机械及传输属性，光纤的零色散波长约为 1310nm。这 种光纤原本是为在 1310nm 波长范围内使用而进行优化的，但也可以用于 1550nm 波长范围。这个最 初于 1984 年编制的最新版本的建议书明确提出，PMDQ 必须在未成缆光纤上标明，并缩小某些容差。 本版旨在保持此光纤在高性能光传输系统不断发展的情况下继续取得商业成功。
表3g652c属性类似于g652a允许在1360nm到1530nm的扩展波长范围内的部分传表4g652d属性类似于g652b允许在1360nm到1530nm的扩展波长范围内的部分传652062005652a波长1310nm标称值范围8695标称值1250核壳同心度误差最大值06包层不圆度最大值10光缆截止波长最大值1260半径30mm100宏弯损耗在1550nm区域的最大值01db表面应力最小值069gpa0min1300nm0max1324nm色散系数0max0092psnmkm在1310nm区域的最大值05dbkm衰减系数在1550nm区域的最大值04dbkm20光缆001pmd系数最大pmdq05pskm注根据62的规定确定了未成缆光纤的最大pmd652062005652b波长1310nm标称值范围869506m标称值1250m包层直径核壳同心度误差最大值06m包层不圆度最大值10光缆截止波长最大值1260nm半径30mm100宏弯损耗在1625nm区域的最大值01db表面应力最小值069gpa0min1300nm0max1324nm色散系数0max0092psnmkm衰减系数在1310nm区域的最大值04dbkm在1550nm区域的最大值035dbkm在1625nm区域的最大值04dbkm20根光缆001pmd系数pmd的最大值020pskm注根据62的规定确定了未成缆光纤 参考性文献 ........................................................................................................................
光缆技术说明书(单模)
光缆技术说明书主要技术要求及指标一、光缆中的光纤使用ITU-T G.652建议的美国康宁公司的单模光纤。
每一包中的所有光缆及光缆中的所有光纤为同一型号和同一来源（同一工厂、同一材料、同一制造方法和同一折射率分布）。
每盘光缆保证没有光纤接头。
●模场直径（1310nm）标称值：9.3μm偏差：不超过±0.5μm●模场直径（1550nm）标称值： 10.5μm偏差：不超过±0.8μm●包层直径标称值：125μm偏差：不超过±2μm1310nm波长的模场同心度偏差：小于0.8μm。
包层不圆度：小于1%。
●截止波长截止波长满足下述λcc或λc要求：λc （在2米光纤上测试）：1100～1330nm保证λcc（在20米光缆+2米光纤上测试）：≤1270nm●光纤衰减系数在1310nm波长上的最大衰减系数为0.36dB/km在1285～1330nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1310nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过0.05dB/km。
在1550nm波长上的最大衰减系数为0.22dB/km在1480～1580nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过0.05dB/km。
光纤衰减曲线具有良好的线性且无明显台阶。
用光时域反射计（OTDR）检测任意+0.10dB）/2,一光纤时，在1310nm和1550n处500m光纤的衰减值不大于（αmeanαmean是光纤的平均衰减系数。
●光纤在1550nm波长上的弯曲衰减特性以37.5mm的弯曲半径松绕100圈后,衰减增加值小于0.5dB。
●色散零色散波长范围为（1300～1324）nm。
最大零色散点斜率不大于0.093 ps /(nm2.km)。
1288～1339nm范围内色散系数不大于3.5 ps /nm.km。
1271～1360nm范围内色散系数不大于5.3 ps /nm.km。
1550nm波长的色散系数不大于18 ps /nm.km。
单模光纤的特性参数(精)
2.单模光纤的截止波长
讲授:从归一化频率出发,分析单模光纤的截止波长和归一化频率的关系。
从而得到截止波长的物理意义：
当当工作波长大于截止波长时，光纤工作在单模状态
当工作波长小于截止波长时，光纤工作在多模状态
3.单模光纤的模场直径
讲授：给出单模光纤的模场直径。并且强调单模光纤的纤芯直径和单模光纤的模场直径的区别
课堂总结：
单模光纤的损耗系数的定义
单模光纤的截止波长的定义和物理意义
单模光纤的模场直径的定义
教学章节
单模光纤的特性参数
ห้องสมุดไป่ตู้教学环境
多媒体机房
教学
内容
1.单模光纤的损耗系数
2.单模光纤的截止波长
3.单模光纤的模场直径
教学
目标
1.理解单模光纤各个参数
2.掌握光纤的截止波长的物理意义
重点
难点
1.单模光纤的截止波长
教学
方法
讲授、讨论和总结
教学
过程
1.单模光纤的损耗系数
讲授:给出单模光纤损耗系数的定义和单位.
单模光纤跳线参数
单模光纤跳线参数摘要：一、单模光纤跳线概述二、单模光纤跳线的主要参数1.纤维规格2.连接头类型3.长度4.传输速率5.抗拉强度6.光学特性三、单模光纤跳线的应用领域四、选购与使用注意事项五、总结正文：一、单模光纤跳线概述单模光纤跳线（Single-mode Fibre Optic Jumper），简称SMF跳线，是一种用于光纤配线架（ODF）和设备间连接的光纤传输设备。
它采用单模光纤作为传输介质，具有传输速率快、信号损耗低、抗干扰性强等优点。
广泛应用于电信、互联网、数据中心、广播电视等行业。
二、单模光纤跳线的主要参数1.纤维规格：单模光纤跳线的纤维规格主要包括900μm、125μm、140μm等。
其中，125μm规格应用最为广泛。
2.连接头类型：单模光纤跳线的连接头类型有SC、LC、FC、ST等。
不同的连接头类型适用于不同的设备接口，选购时需注意与设备匹配。
3.长度：单模光纤跳线的长度有1米、2米、3米、5米等不同规格，可根据实际需求选购。
4.传输速率：单模光纤跳线的传输速率与纤维规格、连接头类型、传输距离等因素有关。
常见的传输速率有100Mbps、1000Mbps、10Gbps等。
5.抗拉强度：单模光纤跳线的抗拉强度是指光纤在受到拉伸力作用时的破坏强度。
一般而言，抗拉强度越高，光纤跳线的使用寿命越长。
6.光学特性：单模光纤跳线的光学特性主要包括损耗、色散等。
损耗越低，信号传输距离越远；色散越小，传输速率越高。
三、单模光纤跳线的应用领域单模光纤跳线广泛应用于电信、互联网、数据中心、广播电视、工业自动化、医疗设备等领域。
在这些领域中，单模光纤跳线为高速数据传输、长距离通信提供了可靠的保障。
四、选购与使用注意事项1.选购时要注意光纤跳线的纤维规格、连接头类型、长度、传输速率等参数，确保与设备匹配。
2.使用前，请仔细阅读产品说明书，了解光纤跳线的安装、使用和维护方法。
3.避免光纤跳线受到强烈冲击和弯曲，以免损坏光纤。
常用单模光纤的特性和应用
常用单模光纤的特性和应用一、前言光纤是光信号的物理传输媒质，其特性直接影响光纤传输系统的带宽和传输距离，目前已开发出不同特性的光纤以适应不同的应用，常用的光纤种类有常规单模光纤G.652色散位移光纤G.653、截止波长位移单模光纤G.654、非零色散位移光纤G.655和适用于宽带传送的非零色散位移光纤G.656，前三种光纤的低损耗区都在1550nm波长附近，G.656光纤将非零色散位移光纤使用的波长范围延伸到了1460～1625nm波段。
我国光纤标准等同采用了IEC(国际电工委员会)的分类编号方法，但人们有时也按ITU-T(国际电信联盟电信标准化部)建议的编号称呼相应的光纤，例如G. 652光纤、G. 655光纤。
玻璃芯 / 玻璃包层单模光纤的分类如表1所示。
目前在全球通信网络中最常用的单模光纤是:G.652,G.655和G.656光纤。
表 1. 单模光纤的分类二、各种光纤的应用特性2.1、G.652单模光纤特性与应用ITU-TG.652新建议将G.652光纤分为A,B,C三个子类，如表1所示，A,B子类和C子类光纤分别与B1.1类和B1.3类光纤相对应。
A子类光纤适用于最高可达STM-16(2. 5 Gb/s)传输系统。
B子类光纤适用于最高可达STM-64 (10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常需要波长色散调节。
C子类光纤适用于最高可达STM-64(10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常也需波长色散调节。
该子类光纤的主要特点是可将ITU-TG .95 7建议的SDH传输扩展到1360--1530 nm波段，在此波段内，波长色散会对最大线路长度有所限制或需要进行调节。
表2 G.652单模光纤特性①上限波长尚未完全确定，且xx≤25 nm。
基本要求的情况②如果对一种特定结构的光缆已经过验证.制造厂家可以在满足光缆PMDQ下，对未成缆光纤选择规定最大的偏振模色散系数。
单模光纤传输特性及光纤中非线性效应
第三章 单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应单模工作模特性及光功率分布 .............................. 错误!未定义书签。
单模光纤中LP 01模的高斯近似 ............................... 错误!未定义书签。
单模光纤的双折射（单模光纤中的偏振态传输特性） .............. 错误!未定义书签。
双折射概念 ............................................... 错误!未定义书签。
偏振模色散概念 .......................................... 错误!未定义书签。
单模光纤中偏振状态的演化 ................................ 错误!未定义书签。
单模单偏振光纤 .......................................... 错误!未定义书签。
单模光纤色散 ................................................. 错误!未定义书签。
色散概述 ................................................ 错误!未定义书签。
单模光纤的色散系数 ...................................... 错误!未定义书签。
单模光纤中的非线性效应 ...................................... 错误!未定义书签。
受激拉曼散射（SRS ） ..................................... 错误!未定义书签。
受激布里渊散射（SBS ） ................................... 错误!未定义书签。
非线性折射率及相关非线性现象 ................................ 错误!未定义书签。
单模光纤的参数及理论分析
单模光纤的特性参数及特性的理论分析陆锐勇 2009012303皖西学院信息工程学院通信工程2009级02班摘要：本文通过在理论上对单模光纤的特征参数（即影响单模光纤的传输效率因素），以及衰减特性的分析。
在单模光纤中存在弯缩损耗，材料对信号的吸收及模内色散等现象。
并结合实际应用的技术规范，对单模光纤的生产要求和研发趋势进行简单的总结和概述。
关键词：单模光纤、色散、宏弯损耗、微弯损耗、吸收Abstract: Based in theory of single mode fiber characteristic parameters (i.e. the effects of single mode optical fiber transmission efficiency factors ), and attenuation characteristics analysis. In a single-mode fiber in the presence of bending loss, material absorbs the signal and intramode dispersion phenomenon. Combined with the practical application of the technical specification for single-mode fiber, the production requirements and development trend for simple summary and overview.Key words: A single-mode optical fiber, dispersion, macro bending loss, microbending loss, absorption一、光纤的介绍光纤是一种高度透明的玻璃丝，由二氧化硅等高纯度玻璃经复杂的工艺拉丝制成。
单模光纤
单模光纤（Single Mode Fiber, SMF）
单模光纤与多模光纤相比较，芯径细很多，仅为8～10μm。因只传一个模式，无模间色散，总色散小，带宽 宽。单模光纤使用在1.3～1.6μm的波长区域，通过对光纤折射率分布的适当设计，并选用纯度很高的材料制备 比纤芯大7倍的包层，可在此波段同时实现最低损耗与最小色散。
特性参数
①衰耗系数a：其规定与物理含义与多模光纤完全相同，在此不多叙述。 ②色散系数D(λ)：我们已经知道， 光纤的色散可以分为三大部分即模式色散、材料色散与波导色散。而对于单模光纤而言，由于实现了单模传输所 以不存在模式色散的问题，故其色散主要表现为材料色散与波导色散（统称模内色散）。综合考虑单模光纤的材 料色散与波导色散，统称色散系数。色散系数可以这样理解：每公里的光纤由于单位谱宽所引起的脉冲展宽值。 因此，L公里光纤由色散引起的脉冲展宽值为：σ=δλ·D（λ）·L（2.17）其中：δλ为光源谱宽σ为根均方 展宽值色散系数越小越好。光纤的色散系数越小，就意味着其带宽系数越大即传输容量越大。例如CCITT建议在 波长1.31微米处单模光纤的色散系数应小于3.5ps/km.nm。经过计算，其带宽系数在MHz·km以上，是多模光纤 的60多倍（多模光纤的带宽系数一般在1000MHz·km以下）。
根据国际电信联盟ITU-T建议规范，单模光纤可以分为G.652（色散非位移单模光纤）、G.653（色散位移光 纤）、G.654（截止波长位移光纤）、G.655（非零色散位移光纤）、G.656（低斜率非零色散位移光纤）和 G.657（耐弯光纤）单模光纤六种类型，其中G.652和G.655单模光纤是最常见的光纤类型。
单模光纤技术参数
单模光纤技术参数单模光纤（Single Mode Fiber）是一种用于传输光信号的光纤。
相比于多模光纤，单模光纤具有更低的传输损耗和更高的带宽。
它主要用于长距离传输和高速通信应用，如光纤通信、数据中心互联和光纤传感等。
本文将介绍单模光纤的主要技术参数，包括纤芯直径、光纤损耗、带宽和色散等。
1. 纤芯直径（Core Diameter）纤芯直径是指光纤中心的发光部分的直径。
单模光纤的纤芯直径通常为8~10微米（μm）。
相比之下，多模光纤的纤芯直径通常为50或62.5微米。
较小的纤芯直径使得单模光纤能够支持更高的带宽和更低的传输损耗。
2. 光纤损耗（Fiber Loss）光纤损耗是指光信号在光纤中传输过程中的能量损失。
对于单模光纤，光纤损耗一般为0.2~0.3 dB/km（分贝/千米）。
这意味着在每传输1千米的距离上，光信号的功率会减少0.2~0.3 dB。
相比之下，多模光纤的光纤损耗通常为2~3 dB/km。
3. 带宽（Bandwidth）带宽是指光纤传输信号的容量，通常以兆赫兹（MHz）或千兆赫兹（GHz）来表示。
单模光纤的带宽通常由光纤的色散特性和调制技术决定。
对于一般的单模光纤，其带宽可以达到10 Gbps（千兆位每秒）或更高。
在更高速的应用中，如100 Gbps和400 Gbps，需要采用更先进的单模光纤和调制技术。
4. 色散（Dispersion）色散是指光信号在传输过程中由于信号的不同频率成分到达终点的时间差引起的信号失真现象。
对于单模光纤，主要存在两种类型的色散：色散展宽（Chromatic Dispersion）和模态色散（Modal Dispersion）。
色散展宽是指不同频率光信号在光纤中行进速度不同而引起的色散现象。
模态色散是指由于光信号在纤芯中的不同传输路径而引起的色散现象。
为了减少色散现象，可以采用色散补偿技术或使用更先进的单模光纤。
总结：单模光纤是一种用于传输光信号的光纤，具有较小的纤芯直径、较低的传输损耗、较高的带宽和较小的色散等特性。
单模和多模光纤的特点和应用
单模和多模光纤的特点和应用一、光纤结构光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。
它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。
（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。
）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。
包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
1. 纤芯位置: 位于光纤的中心部位，直径：在4-50μm，单模光纤的纤芯直径为4-10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。
纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。
2. 包层位置: 位于纤芯的周围直径：125μm成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。
掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。
3. 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：一般使用丙烯酸醋、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：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。
涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。
4. 光纤最重要的两个传输特性损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。
(l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。
当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。
这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。
单模及多模光纤的特性参数
光纤的特性参数可以分为三大类即几何特性参数、特性参数与传输特性参数。
受篇幅所限我们仅简单介绍几个富有代表性的典型参数。
1、多模光纤的特性参数① 衰耗系数a衰耗系数是多模光纤最重要的特性参数之一（另一个是带宽系数）。
因为在很大程度上决定了多模。
光纤的特性参数可以分为三大类即几何特性参数、特性参数与传输特性参数。
受篇幅所限我们仅简单介绍几个富有代表性的典型参数。
1、多模光纤的特性参数① 衰耗系数a衰耗系数是多模光纤最重要的特性参数之一（另一个是带宽系数）。
因为在很大程度上决定了多模光纤的中继距离。
其中最主要的是杂质吸收所引起的衰耗。
在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子（铜、铁、铬等）对光的吸收能力极强，它们是产生光纤衰耗的主要因素。
因此要想获得低衰耗光纤，必须对制造光纤用的原材料二氧化硅等进行十分严格的化学提纯，使其杂质的含量降到几个PPb以下。
② 光纤的色散与带宽色散当一个光脉冲从光纤输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，甚至有了明显的失真。
这说明光纤对光脉冲有展宽作用，即光纤存在着色散（色散是沿用了中的名词）。
光纤的色散是引起光纤带宽变窄的主要原因，而光纤带宽变窄则会限制光纤的传输容量。
光纤的色散可以分为三部分即模式色散、材料色散与波导色散。
模式色散Δτm因为光在多模光纤中传输时会存在着许多种传播模式，而每种传播模式具有不同的传播速度与相位，因此虽然在输入端同时输入光脉冲信号，但到达到接收端的时间却不同，于是产生了脉冲展宽现象。
对多模光纤而言，由于其模式色散比较严重，而且其数值也较大，所以其材料色散不占主导地位。
但对单模光纤而言，由于其模式色散为零，所以其材料色散占主要地位。
波导色散Δτw所谓波导色散是指由光纤的波导结构所引起的色散。
对多模光纤而言，其波导色散的影响甚小。
需要注意的是，由于光信号是以光功率来度量的，所以其带宽又称为3dB 光带宽。
即光功率信号衰减3dB时意味着输出光功率信号减少一半。
我的课件之-单模光纤
单模光纤-研制过程
1980年，国际上，包括中国学者都在讨 论单模光纤与多模光纤到底哪种更好时， 上海科技大学黄宏嘉院士认识到长波长 单模光纤具有损耗低、色散小等优点， 是远距离大容量通信系统的理想介质。 以黄宏嘉院士为首的研究小组于1979年 提出开展单模光纤研究的建议。该建议 得到了上海市科委的支持，并将“单模 光纤研究”列为上海市重点科研项目。 至1982年5月进行了研究工作的第二阶 段。以上海科大与上海石英玻璃厂协作， 得到了电子23所的支持和合作。于1982 年5月由上海市科委主持了由中国9个单 位24名专家参加的鉴定工作。鉴定委员 会认为，“此次单模光纤科研工作是基 础性和开拓行的，不仅填补了中国在这 个重要研究领域的空白，而且是以较快 的速度赶上国际水平。”
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单模光纤-概述
单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(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，但还存在着材料色散和波导色散，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。后 来又发现在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一 为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31μm波长处， 单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31μm处正 好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1.31μm波长区就成了光纤 通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主 要工作波段。1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联 盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。 单模光纤具备10micron的芯直径，可容许单模光束传输，可减除 频宽及振模色散(Modaldispersion)的限制，但由于单模光纤芯径 太小，较难控制光束传输，故需要极为昂贵的激光作为光源体， 而单模光缆的主要限制在于材料色散(Materialdispersion)，单模 光缆主要利用激光才能获得高频宽，而由于LED会发放大量不同 频宽的光源，所以材料色散要求非常重要。 单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100MBPS的 以太网以至这行的1G千兆网，单模光纤都可支持超过5000m的 传输距离。从成本角度考虑，由于光端机非常昂贵，故采用单模 光纤的成本会比多模光纤电缆的成本高。单模光纤（Single ModeFiber,SMF）折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有 8~10μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种 光纤只能传输一个模式（两个偏振态简并），所以称为单模光纤， 其信号畸变很小。
光纤的性能指标说明
光纤的性能指标说明------------------------------------------作者xxxx------------------------------------------日期xxxx光纤的性能指标说明2.1. 衰减系数（Attenuation）衰减系数是指光纤对其中传输的光信号产生的能量（功率）的损失。
单位为：dB/km。
瑞利散射——由于不规则的分子结构本征衰减紫外吸收红外吸收衰减散射损耗——光纤结构不完善引起的光能散射OH－非本征衰减材料吸收损耗金属离子Fe2+，Cu2＋衰减损耗——由外力引起2.2. 色散系数（Dispersion）色散系数是指光源谱宽为1纳米（nm）的输入光，传输1km的距离所引起的脉冲展宽是多少皮秒（PS）。
单位：PS/nm·km。
2.3. 带宽（Bandwidth）带宽是指光纤传输信息容量大小的量度。
单位为：MHz·km。
2.4. 模场直径（Mode Filed Diameter）模场直径（MFD）是指对于高斯模场分布，这个直径等于光场幅值分布的1/e点上的宽度和光功率（强度）分布的1/e2点上的宽度。
单位：μm。
2.5. 数值孔径（NA）数值孔径是指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。
2.6. 截止波长（Cut-off Wavelength）截止波长是指单模光纤通常存在某一波长,当所传输的光波长超过该波长时,光纤只能传播一种模式(基模)的光,而在该波长之下,光纤可传播多种模式(包含高阶模)的光。
即，当高阶模完全截止时的最小波长即为单模光纤的截止波长。
单位：nm。
2.7. 偏振模色散系数（PMD）偏振模色散是指光纤中偏振色散,简称PMD(Polarization Mode Dispersion),起因于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模,沿光纤传播过程中,由于光纤难免受到外部的作用,如温度和压力等因素变化或扰动,使得两模式发生耦合,并且它们的传播速度也不尽相同,从而导致光脉冲展宽,展宽量也不确定,便相当于随机的色散,引起信号失真。