光纤和光缆-模式的概念
光纤模式和结构范文
光纤模式和结构范文光纤是一种用于传输光信号的导体。
它由纤芯、包层和包层组成。
光纤模式是指光信号在光纤内部传播的方式。
下面将详细介绍光纤模式和结构。
光纤模式是指光纤内部光信号的传播方式和路径。
根据不同的传播方式，光纤模式可以分为多模光纤和单模光纤两种。
多模光纤是指光信号在光纤内部可以传播多个模式。
多模光纤通常由较大的纤芯和相对较小的包层组成。
纤芯的直径通常在50至100微米之间，包层的直径为几百微米。
多模光纤在传输光信号时，由于光的多种模式同时传播，会出现多种模式的传播时延失真问题，导致信号衰减和色散。
因此，多模光纤适用于短距离的高速光通信和局域网等应用。
单模光纤是指光信号在光纤内部只能传播一种模式。
单模光纤通常由相对较小的纤芯和包层组成。
纤芯的直径通常为几个微米，包层的直径为几十微米。
由于只有一种模式传播，单模光纤具有较小的传播时延失真和色散，能够实现长距离的高速光通信。
因此，单模光纤被广泛应用于城域网、广域网和光纤传感等领域。
除了模式的差异外，光纤的结构也会影响信号的传输性能。
光纤的结构包括纤芯、包层和包层等组成。
纤芯是光信号传播的核心部分。
它是由高折射率材料或共轭材料制成的。
纤芯的材料决定了光信号的传播速度和传输性能。
包层是位于纤芯外部的一层材料。
它的主要作用是保护纤芯，并使光信号能够在光纤内部传播。
包层通常由低折射率材料制成，以减小由于纤芯折射产生的信号损耗。
包层是位于包层外部的一层材料。
它的主要作用是保护光纤，增强机械强度和耐久性，防止光信号的损耗和变形。
包层通常由聚合物或金属复合材料制成。
总之，光纤模式和结构对于光信号的传输性能非常重要。
不同的模式和结构适用于不同的应用。
准确选择适合的光纤模式和结构是实现高效、稳定的光通信和光传感的关键。
随着技术的不断进步，光纤模式和结构将继续发展，以满足日益增长的通信需求。
弱电工程：综合布线光纤和光缆技术区别
弱电工程：综合布线光纤和光缆技术区别光纤和光缆的区别，广泛上来说光纤是光缆，都是一种传输介质。
但严格意义上讲，两者是不相同的产品。
光纤和光缆的区别：光纤是一种传输光束的细而柔软的媒质。
多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。
所以光纤是光缆的核心部分，光纤经过一些构件极其附属保护层的保护就构成了光缆。
光纤外层的保护结构可以防止周遭环境对光纤的伤害。
光缆包括光纤、缓冲层及披覆。
光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。
中心是光传播的玻璃芯。
光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。
纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆、易断裂，因此需要外加一保护层。
所以它们的区别就在于此。
光缆和光纤结构上的区分光纤主要分搜索为两类，一是渐变光纤，一是跃阶光纤。
前者的折射率是渐变的，而后者的折射率是突变的。
另外还分为单模光纤及多模光纤近年来，又有新的光子晶体光纤问世。
光导纤维是双重构造，核心部分是高折射率玻璃，表层部分是低折射率的玻璃或塑料，光在核心部分传播，并在表层交界处不断进行全反射，沿“之”字形向前传播。
这种纤维比头发丝还细，这样细的纤维要有折射率截然不同的双重结构分布，是一个非常惊人的技术。
光缆(optical fiber cable)主要是由光导纤维（细如头发的玻璃丝）和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、银、铜铝等金属，一般无回收价值。
光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。
光缆和光纤的传播效率上的区别光纤制成了超高石英玻璃，特制成的光导纤维传播光的效率有了非常明显的提高。
现在较好的光导纤维，其光传播损耗每公里只有零点二分贝；也就是说传播一公里后只损耗4.5％。
光纤的雷射虽不具伤力，但直视仍有危险。
光缆，通信光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。
光纤光缆知识培训
光纤光缆知识培训一、光纤光缆的基本概念光纤光缆是一种用于传输光信号的通信线路，它由一根或多根纤维组成，每根纤维都是以光波导的形式将光信号进行传输。
光纤光缆能够实现宽带、高速、远距离传输，并且具有抗干扰能力强、信息安全性高的优点。
光纤光缆的基本构造包括光纤芯、包层和护套。
光纤芯是传输光信号的主体，其材料通常为二氧化硅。
包层用于包裹光纤芯以提高光纤的抗折和抗拉性能，通常采用二氧化硅或者氟化聚合物。
护套则是用于保护整根光缆的材料，一般为聚乙烯或者聚氯乙烯等塑料材料。
二、光纤光缆的传输特性1. 带宽大：相比于传统的铜质电缆，光纤光缆的带宽更大，能够支持更高速的数据传输。
2. 传输距离远：光纤光缆能够实现较长距离的信号传输，通常能够实现几十公里到上百公里的传输距离。
3. 信号衰减小：光纤光缆的信号衰减非常小，可以在长距离内保持信号的稳定传输。
4. 抗干扰性强：由于光信号是以光波导的形式进行传输，光纤光缆具有良好的抗干扰性，能够在电磁干扰较严重的环境下实现稳定的传输。
5. 信息安全性高：光纤光缆传输的是光信号，而非电信号，因此很难被窃听，具有较高的信息安全性。
三、光纤光缆的应用领域1. 通信网络：光纤光缆是构建光纤通信网络的关键基础设施，其宽带、高速、远距离传输的特性使得其被广泛应用于长途、城域通信网的建设。
2. 数据中心：在数据中心网络中，光纤光缆能够提供高速、大容量的数据传输，以满足大数据处理和云计算等应用的需求。
3. 工业自动化：光纤光缆的抗干扰性强，使得其在工业自动化领域得到广泛应用，用于传输各类传感器信息、控制信号等。
4. 医疗领域：光纤光缆被广泛应用于医疗设备中，用于传输医学图像、激光手术器械等。
5. 军事领域：由于其信息安全性高的特性，光纤光缆在军事通信和指挥控制系统中得到广泛应用。
四、光纤光缆的安装和维护1. 安装前的准备：在进行光纤光缆的安装前，需要对线路进行详细的规划设计，包括线路路径选择、光缆类型选择等。
光纤-光缆及其传输特性
光纤\光缆及其传输特性摘要:在广播电视传输网中,同轴电缆传输系统具有设备简单投资少,接入用户方便,因此它在广播电视传输网的接入网部分和小区域的用户中得到了广泛的应用。
但对于远距离传输而言,同轴电缆传输系统就曝露出致命的弱点。
而光纤的出现恰好弥补了这一缺陷,由于光信号在光缆中的传输衰减极小,很小的光功率便可以在光缆中将其传到很远的地方。
因此光纤在现代社会中被广泛应用。
现就光纤、光缆的概念及其传输特性做一介绍。
关键词:光纤、光缆、传输损耗、传输带宽、光纤性能参数1、光纤光纤是用于传导光的介质光波导。
为了能对光信号进行远距离传输,光纤必须具有两个功能:(1)必须具有较低损耗。
(2)必须满足光波导条件。
为了实现这一功能,光纤通常由纤芯和包层两个二氧化硅层组成,包层的折射率必须小于纤芯的折射率,这样在包层与限制你的临界面便形成一个封闭的全反射面,保证了从纤芯向外射出的光能被完全反射回纤芯。
光纤按其传输光波的模式,可分为多模光纤和单模光纤。
光信号是一种特殊的电磁波,它在光纤中传播与电磁波在电波导中传输一样,同样存在着模式的问题。
多模光纤可以允许光信号以多模式传播,而单模光纤只允许光以基模一种模式传播。
多模光纤中,由于多种模式的光信号传播速度不同,而引起时域脉冲展宽,使其信道带宽受到限制。
由于单模光纤只能传输一种单一模式,所以具有很大的信道带宽。
因此,单模光纤被广泛应用于现代通讯系统中。
2、光缆若将若干根光纤并行使用把它们以一定的形式组合到一起,在其外部加以各种保护套便形成了光缆。
通常使用的架空和直埋式光缆有两种结构形式:中心束管式和层绞式。
中心束管式光缆,使用于光纤芯数较少的场合。
通常12 芯以下光缆使用这种结构形式。
中心束光缆就是将所需数量的光纤并行装入充满纤膏的束管内,形成中心束管。
束管内的光纤可以在纤膏内活动,这样的结构称为松套式结构。
3、光纤的传输特性光纤的传输特性包括传输损耗、光纤的传输带宽以及光纤传输性能参数。
光通信技术基础 光纤光缆 的讲解PPT课件
数值孔径
c
o
1
2
3
3 2
qC l
L
θ
y q1
1
z x 纤芯n1
包层n2
接收锥
NA表示光纤接收和传输光的能力，NA(或θc)越大，光 纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。
NA越大， 纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性 能越好; 但NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大。
35
数值孔径：NA，导模，最大角度（可逆性） 是光纤能接收光辐射角度范围的参数，是表征
本章的重点： 光纤具有何种结构 光在光纤中如何传播 光纤的常用术语 光在光纤中传输信号衰减的主要机制。 dBm的计算，对通信用光纤的衰减有量级概念 光纤衰减的测量方法 光在光纤中传输信号，色散是如何影响传输的。
光纤的非线性效应有哪些，它们对通信的影响有一个概 念性的了解 光纤的简单分类（单模分类）：了解652光纤的零色散 点以及1550的色散值，653光纤和655光纤的色散特点 和名称，以及他们的应用环境。对656和657光纤有简 单的了解。 光纤是由什么材料制造的,光纤是如何制造的
(
x)
s
(
x)
dx
R(z)：反射系数 P(z)：光到达待测点z处的功率 α s(x)：背向散射光的单位长度衰减系数 α i(x)：光信号沿正向传播时单位长度损耗系数 Pi：输入功率
典型测量曲线
a段：由于耦合设备和光纤前端面引起的菲涅尔反射脉冲 b段：光脉冲沿具有均匀特性的光纤段传播时的背向散射曲线 c段：光纤的高损耗区，焊点等 d段：光纤活动连接、裂痕（或气泡） e段：光纤终端引起的反射损耗
测量特点： 基准测试法，属于破坏性测量，测量精度高，误差可
低于0.1dB 剪断法光纤损耗测量系统框图
光纤、光缆的基本知识（非常实用）
光纤、光缆的基本知识（非常实用）1.简述光纤的组成。
答：光纤由两个基本部分组成：由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。
2.描述光纤线路传输特性的基本参数有哪些？答：包括损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径等。
3. 产生光纤衰减的原因有什么？答：光纤的衰减是指在一根光纤的两个横截面间的光功率的减少，与波长有关。
造成衰减的主要原因是散射、吸收以及由于连接器、接头造成的光损耗。
4.光纤衰减系数是如何定义的？答：用稳态中一根均匀光纤单位长度上的衰减（dB/km）来定义。
5.插入损耗是什么？答：是指光传输线路中插入光学部件（如插入连接器或耦合器）所引起的衰减。
6.光纤的带宽与什么有关？答：光纤的带宽指的是：在光纤的传递函数中，光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB时的调制频率。
光纤的带宽近似与其长度成反比，带宽长度的乘积是一常量。
7.光纤的色散有几种？与什么有关？答：光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽，包括模色散、材料色散及结构色散。
取决于光源、光纤两者的特性。
8.信号在光纤中传播的色散特性怎样描述？答：可以用脉冲展宽、光纤的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述。
9.什么是截止波长？答：是指光纤中只能传导基模的最短波长。
对于单模光纤，其截止波长必须短于传导光的波长。
10.光纤的色散对光纤通信系统的性能会产生什么影响？答：光纤的色散将使光脉冲在光纤中传输过程中发生展宽。
影响误码率的大小，和传输距离的长短，以及系统速率的大小。
11.什么是背向散射法？答：背向散射法是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。
光纤中的光功率绝大部分为前向传播，但有很少部分朝发光器背向散射。
在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线，从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减，而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。
12.光时域反射计（OTDR）的测试原理是什么？有何功能？答：OTDR基于光的背向散射与菲涅耳反射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
光缆(光纤)概念
一、光纤（光缆）的前生今世光缆的诞生让我们永远记住他们的名字：高锟（英藉华人）、美国贝尔研究所、美国康宁玻璃公司的马瑞尔、卡普隆、凯克。
1977年，世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为45Mb／s。
进入实用阶段以后，光纤通信的应用发展极为迅速，应用的光纤通信系统已经多次更新换代。
70年代的光纤通信系统主要是用多模光纤，应用光纤的短波长（8 50纳米）波段，（1纳米=1000兆分之一米，即米）。
80年代以后逐渐改用长波长（1310纳米），光纤逐渐采用单模光纤，到90年代初，通信容量扩大了50倍，达到2.5Gb／s。
进入90年代以后，传输波长又从1310纳米转向更长的1550纳米波长，并且开始使用光纤放大器、波分复用（WDM）技术等新技术。
通信容量和中继距离继续成倍增长。
广泛地应用于市内电话中继和长途通信干线，成为通信线路的骨干。
什么是光纤？光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。
光导纤维由前香港中文大学校长高锟发明。
微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。
通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。
二、通信常用光缆种类1、G.652光纤目前广泛应用的常规单模光纤，称为1310nm波长性能最佳的单模光纤，又称为色散未移位单模光纤。
这种光纤均可适用于1310nm和1550nm窗口工作。
在1310nm波长工作时，理论色散为零；在1550nm波长工作时，传输损耗最低，但色散系数较大。
2、G.653光纤这种光纤是指1550nm波长性能最佳的单模光纤，又称为色散移位光纤。
3、G.654光纤这种光纤称为截止波长移位的单模光纤，它的设计重点是如何降低1550nm波长处的衰减，其零色散点仍位于1310nm波长处，而在1550nm波长的色散值仍然较高。
多模光缆和单芯光纤-概述说明以及解释
多模光缆和单芯光纤-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:多模光缆和单芯光纤是光通信领域中常用的两种光纤传输介质。
它们都是基于光的传输原理，但在结构和性能方面存在一些差异。
多模光缆是一种内部包含多个光模式的光导纤维。
光模式经过反射和折射在光纤内部传播，光信号可以沿不同的输送模式进行传输。
相比之下，单芯光纤只有一个光模式，光信号只能以一种方式传输。
多模光缆具有一定的优点和应用场景。
其主要优势包括较大的传输带宽和灵活性。
由于多模光缆可以传输多个光模式，因此可以同时传输多个信号，提高传输效率。
多模光缆在局域网、数据中心和短距离通信等领域得到广泛应用。
然而，多模光缆也存在一些缺点和限制。
由于多个光模式的传播，多模光缆在长距离传输和高速率传输方面受到一定的限制。
光信号会因为光的色散而产生传输损耗和失真，限制了其在远距离高速通信中的应用。
与此相对比，单芯光纤在传输距离和速率方面具有更高的性能。
由于只有一个光模式的传输，单芯光纤可以实现更长距离和更高速率的光信号传输。
单芯光纤在远距离通信、长距离传输和高速率应用等领域具有更大的优势。
然而，单芯光纤也存在一些缺点和限制。
其安装和维护成本相对较高，对接口和设备的精确要求也较高。
在一些特殊应用场景下，单芯光纤可能会因为光的衰减和干扰而导致信号质量下降。
综上所述，多模光缆和单芯光纤在光通信中各有优势和限制。
在选择适合的光纤传输介质时，需要根据具体的需求和应用场景综合考虑其传输距离、速率、抗干扰性能、成本和安装难度等因素。
通过合理的选择和应用，可以最大限度地满足光通信的需求，并推动其在各个领域的进一步发展。
1.2 文章结构文章结构:本文将分为三个主要部分进行论述。
首先，在引言部分中，我们将对多模光缆和单芯光纤进行概述，并介绍文章的目的。
其次，正文部分将详细讨论多模光缆和单芯光纤的定义、原理、优点、应用、缺点和限制。
其中，多模光缆一节将分三个方面进行探讨，分别是定义和原理、优点和应用、缺点和限制；而单芯光纤一节也将从这三个方面进行详细阐述。
光纤的概念
光纤与移动通信一、专用名词：1、激光LASER，其含义是受激辐射光放大2、半导体激光二极管（ILD），简称LD。
3、半导体发光二极管（LED4、掺铒光纤放大器(EDFA)5、 OXC光交叉连接 OADM光交叉复用器6、 NA 光纤的数值孔径7、ATC 自动温度控制8、LED 半导体9、 PIN 光电二极管10、APD 雪崩光电二极管11、 LD是激光器12、SDH 同步数字体系13、IM/DD14、PDH 准同步数字体系。
15、移动交换中心（MSC）16、位置区识别码LAI17、移动用户号码簿号码（MSDN）18、国际移动用户识别号（IMSI）19、国际移动设备识别号（IMEI）20、移动台漫游号码（MSRN）21、临时移动用户识别码（TMSI）22、频分多址(FDMA)23、时分多址(TDMA)24、码分多址(CDMA)25、移动台(MS)26、基站分系统(BSS)(包括基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC))27、移动交换中心(MSC)28、归属位置寄存器(HLR)29、访问位置寄存器(VLR)30、设备标识寄存器(EIR)31、认证中心(AUC)32、操作维护中心(OMC)二、 选择或填空1、光纤通信的概念：以半导体光源产生的光波为载波，以光纤作为传输介质的这种通信方式叫做光纤通信2、光纤通信的关键技术： （1）长波长激光器、 （2）单模光纤、 （3）SDH 传输体制、 （4）光放大器、（5） WDM 复用技术、（6）全光网络3、 光纤通信采用的光源是半导体光源4、 SDH 传输体制:STM_1 155.520MB/S STM4_4 622.08MB/s5、光纤通信系统采用的光纤波长为1.3 μm 和1.55 μm 。
6、光纤的结构：纤芯、包层、防护层7、光纤的制造：主要有管内化学汽相沉积法，主要分预制棒制造和拉丝工艺 8、光缆的主要性能：(1) 机械性能（2） 温度特性(3) 重量和尺寸9、 根据光纤横截面上折射率分布的情况来分类，光纤可分为：阶跃光纤和渐变光纤10、多模渐变光纤即G.651光纤单模光纤 G.652光纤和G.654光纤 色散位移型光纤G.653 非零色散型光纤G.655。
光纤光缆的基础知识
光纤光缆的基础知识一、光纤1．光纤的定义光纤是光导纤维的简称，即用来通光传输的石英玻璃丝。
2．光纤的结构组成和作用1）光纤的构成：光纤是由光折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成，为了保护光纤不受外力和环境的影响，在包层的外面都加上一层塑料护套（也叫涂覆层）。
2）光纤各组成部分的作用：纤芯：siO2+GeO2（作用是导光通信）包层：siO2(作用是使全反射成为可能)涂覆层：光固化丙烯酸环氧树脂或热固化的硅酮树脂（作用是防止光纤表面受损产生微裂纹，将光纤表面与环境中的水分、化学物质隔开，防止已有的微小裂纹逐步生长扩大）3．光纤的分类A：按组成光纤的材料分类：玻璃（石英）光纤、塑料光纤；B：按光纤横截面上折射率分布分类：有突变型光纤(普通单模光纤)、渐变型光纤(多模光纤)、阶跃型光纤等；C：按光纤传输模式分类：多模光纤、单模光纤等。
单模光纤中光偏振状态要传输过程中是否保持不变，又可分为偏振模保持光纤和非偏振模保持光纤；D：按工作波长窗口分类：长波长光纤和短波长光纤等注：单模光纤是指只能传输一种模式（基模或最低阶模）的光纤，其信号畸变很小。
多模光纤是一种能承载多种模式的光纤，即能够允许多个传导模的通过。
模是指光在光纤中的传输方式（单模/多模）。
单模光纤具有很小的芯径，以确保其传输单模，但是其包层直径要比芯径在十多倍，以避免光的损耗。
单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点，作为一种理想的光通信媒介，在全世界得到及为广泛的应用。
4．光纤的特性A：几何特性和光学特性（主要针对单模光纤）纤芯直径：A、多模光纤（50um/62.5um两种标称直径）B、单模光纤（8.3um）包层直径：125.0±1.0um包层不圆度：≤1.0%涂层外径：245±5.0um纤芯、包层同心度：≤0.5um翘曲度：曲率半径≥4.0m模场直径：指光纤中基模场的电场强度随空间的分布。
它描述了单模光纤中光能集中程度的参量。
光纤通信专业知识讲座
图 2.3 光纤旳折射率分布
②按传播模式旳数量分类，能够将光纤分为: 多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)，
在一定旳工作波上，能够有多种模式在 光纤中传播。
（纵向）方向传播，纵向传播常数为 ，
场相对于时间旳变化是 e jt 。
x
2d
z y
图 2.7光波导旳构造及坐标选用
波导中旳场能够写为：
E
E0
x,
yexp
jt
z
H
H0 x,
yexp jt
z
Ex
j K2
H z y
E z x
Ey
j K2
H z x
E z y
Hx
K
j
2
H z x
E z y
Hy
j K2
J
m
J
m
U
a
U
r
cos m sin m
e
jz
H r1
j
a
2
UH 0
U a
Jm J
' Ur a
m U
j 1 E0 m r
J
m
J
m
U
a
U
r
sin m cos m
e
jz
E1
j
a U
2
0UH a
0
J
m
'
Ur a
J m U
jE0 m r
J
m
J
m
U
a
光纤和光缆基础知识
125±2 ≤3 ≤6 ≤2
245±10 250±15
125±3 ≤3 ≤6 ≤2
245±10 250±15
125±3 ≤6 ≤6 ≤2
245±10 250±15
140±4 ≤6 ≤6 ≤4
250±25 —
② 种类 A. 梯度型多模光纤 梯度型多模光纤包括 Ala、Alb、Alc 和 Ald 类型。它们可用多组分玻璃或掺杂石英玻璃制得。为降低光纤 衰减，梯度型多模光纤的制备选用的材料纯度比大多数阶跃型多模光纤材料纯度高得多。正是由于折射率呈梯度 分布和更低的衰减，所以梯度型多模光纤的性能比阶跃型多模光纤性能要好得多。一般在直径（包括缓冲护套） 相同的情况下，梯度型多模光纤的芯径大大小于阶跃型多模光纤，这就赋予梯度型多模光纤更好的抗弯曲性能。 四种梯度型多模光纤的传输性能及应用场合，如表 2 所列。
光纤和光缆基础知识
一、光纤 1. 光纤结构 光纤(Optical Fiber)是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损
耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。图 1 示出光纤的外形。设纤芯和包层的折射率分别为 n1 和 n2，光能量在光纤中传输的必要条件是 n1＞n2。纤芯和包层 的相对折射率差△=( n1-n2)/n1 的典型值，一般单模光纤为 0.3％～0.6％，多模光纤为 1％～2％。△越大，把光 能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量却越小。
245±10 250±15
包层/涂覆层同心度误差(μm)
≤12.5
② 分类 单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点，作为一种理想的光通信传输媒介，在 全世界得到极为广泛的应用。目前，随着信息社会的到来，人们研究出了光纤放大器、时分复用、波分复用和频 分复用技术，从而使单模光纤的传输距离、通信容量和传输速率进一步提高。 值得指出的是，光纤放大器延伸了传输距离，复用技术在带来的高速率、大容量信号传输的同时，使色散、 非线性效应对系统的传输质量的影响增大。因此，人们专门研究开发了几种光纤：色散位移光纤、非零色散位移
光纤和光缆光纤的分类按照传输模式来划分光纤中传播的模式
光纤和光缆光纤的分类按照传输模式来划分光纤中传播的模式光纤是一种利用光的全反射原理传输信息的技术，它采用光纤作为传输介质，将信息以光的形式传输。
光纤的分类可以按照传输模式来划分光纤中传播的模式，主要有多模光纤和单模光纤。
1. 多模光纤（Multi-mode Fiber, MMF）多模光纤是一种光纤，可容纳多个光的模式进行传播。
多模光纤的传播模式是由于纤芯直径相对较大，使得光束可以被多个路径传播，当多个路径中的光束在接收端合并时，会产生多个到达时间不同的光信号，这就会导致脉冲的扩散和失真。
多模光纤通常用于较短距离的通信和数据传输，例如局域网、语音通信和短距离视频传输。
2. 单模光纤（Single-mode Fiber, SMF）单模光纤是一种只允许一个光的模式进行传播的光纤。
单模光纤的纤芯直径相对较小，使得只有一条路径可以传播光信号。
由于只有一束光进行传输，单模光纤可以有效地减少脉冲扩散和失真，从而提高传输的带宽和传输距离。
单模光纤通常用于长距离的通信和数据传输，例如广域网、光纤通信和海底电缆。
除了多模光纤和单模光纤，还有其他一些光纤的分类，例如大模场光纤（Large-Mode-Field Fiber, LMF），多核光纤（Multi-Core Fiber, MCF）和混合模光纤（Polarization-Maintaining Fiber, PMF）等。
大模场光纤是一种适用于能量密度高的应用的光纤，其纤芯直径相对较大，可以容纳更多的光信号；多核光纤是一种具有多个纤芯的光纤，每个纤芯可以传输一个光信号，可以实现并行传输；混合模光纤是一种可以保持光信号的偏振方向的光纤，适用于需要保持光信号偏振方向的应用。
随着通信和数据传输的发展，光纤和光缆的分类变得越来越多样化，可以根据不同的应用需求选择合适的光纤类型。
第二章 光纤与光缆
38
波动方程的求解
运用分离变量法求解波动方程经过一系列数学处 理，可得
d 2Ez dr2
1 r
dEz dr
(n2k2 0
2
m2 r2
)Ez
0
d 2Hz dr 2
1 r
dH z dr
(n2k 2 0
2
m2 r2 )Hz
0
上式是贝塞尔方程，式中m是贝塞尔函数的阶数，称为方 位角模数，它表示纤芯沿方位角 绕一圈场变化的周期数。
23
光缆结构示意图
层绞式
中心束管式
带状式
24
2.2 光纤传输原理
2.2.1 射线光学分析方法 2.2.2 波动光学分析方法
25
★光的传输理论
光纤的三个基本性能指标
（1）定义临界角θc的正弦为数值孔径 (Numerical
Aperture, NA)
物理意义：数值孔径反映了光纤的集光能力，值越 大，集光能力越强。
2.1.3 光纤制造工艺
改进的化学汽相沉积法(MCVD) 轴向汽相沉积法(VAD) 棒外化学汽相沉积法(OVD) 等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD)
19
光纤接续方法
□ 永久接续法 □ 连接器接续法
20
2.1.4 光缆及其结构
光缆是以光纤为主要通信元件，通过加强件 和外护层组合成的整体。光缆是依靠其中的光纤 来完成传送信息的任务，因此光缆的结构设计必 须要保证其中的光纤具有稳定的传输特性。
单模光纤 多模光纤
14
单模光纤---色散最小
r n2 n1
2a =8.3m 2 b =125m
n(r) 2a
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4. 模式具有正交性；不同模式之间满足正交关系。
单模光纤的模式特性
传输模式数目随V值的增加而增多。当V值减小时，不断发 生模式截止， 模式数目逐渐减少。
特别值得注意的是当V<2.405时，只有HE11(LP01)一个模式 存在，其余模式全部截止。
模场直径的大小与所使用的波长有关系，随着波长的增加 模场直径增大。
V=2.405 c
或c =
V
2.405
2. 模场直径
模场直径(MFD--Mode Field Diameter)，用来表征在单模 光纤的纤芯区域基模光的分布状态。
基模在纤芯区域轴心线处光强最大，并随着偏离轴心线的 距离增大而逐渐减弱，如图所示。
一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1/e 的各点中两点最大距离。
模式的概念
1. 模式是满足亥姆霍兹方程的一个特解，并满足在波导中心 有界、在边界趋于无穷时为零等边界条件。这是它的数学含义。
一个模式，实际上是正规光波导的光场沿横截面分布的一 种场图。较低阶模的场图比较简单，高阶模的场图往往非常复 杂。
模式只是光波导中光场的一个可能的分布形式，是否真正 存在，要看激励条件。
但它却是沿z方向的一个稳定的分布形式，就是说，一个 模式沿纵向传输时，其场分布形式不变。
模式场沿纵向传输的稳定性，是模式的一个重要性质。
2.模式是有序的。因为模式是微分方程的一系列特征解。所 以是离散的、可以排序的。
排序的方法有两种： 一种是以特征方程中分离变量的根的序号排列。由于模式
场有E和H两个自变量，所以有两列序号； 另一种方法以 之大小排序， 越大序号越小。
3.许多个模式的线性组合构成了光波导中总的场的分布，一 系列模式可以看成一个光波导场分布的空间谱。
一个模式在波导中传输最基本的物理量是它的传输常数 。
不仅是光频的函数 () ，同时也是折射率分布 (x, y)
的函数(泛函)。
当 为实数时，表明光在传输过程中只有相移，而无衰减， 光波导相当于一个相移器；
HE11称为基模，由两个偏振态简并而成。 由此得到单模传输条件为
V 2a
n12 n22 2.405
(1)
1. பைடு நூலகம்止波长
由式 (1) 可以看到，对于给定的光纤(n1、n2和 a 确定)， 存 在一个临界波长 c ，当 c 时，是多模传输，当 c 时， 是单模传输，这个临界波长 c 称为截止波长。由此得到
混合模有两类，一类 Εz Η z ，记为 mn ， 另一类 Η z Εz ，记为 mn。
下标 m 和 n 都是整数。
第一个下标是贝塞尔函数的阶数，称为方位角模数，它表 示在纤芯沿方位角 绕一圈电场变化的周期数。
第二个下标是贝塞尔函数的根按从小到大排列的序数，称 为径向模数，它表示从纤芯到纤芯与包层交界面电场变化的 半周期数。