光纤基本概念
光纤的纤芯不圆度含义
光纤的纤芯不圆度含义摘要：1.光纤的基本概念及其作用2.纤芯不圆度的定义及影响因素3.纤芯不圆度对光纤性能的影响4.提高纤芯不圆度的方法及其应用5.我国光纤产业的发展现状与展望正文：光纤作为现代通信的重要传输介质，其性能指标一直受到广泛关注。
在评价光纤性能时，纤芯不圆度是一个重要的参数。
本文将详细介绍纤芯不圆度的含义、影响因素、对光纤性能的影响以及提高纤芯不圆度的方法及其应用。
首先，我们要了解光纤的基本概念及其作用。
光纤是一种由透明玻璃或塑料制成的纤维，它能将光信号传输到远方。
光纤的核心部分称为纤芯，而包裹纤芯的透明层称为包层。
光信号在纤芯中传播，通过包层的折射作用，实现信号的远距离传输。
接下来，我们来了解一下纤芯不圆度的定义及影响因素。
纤芯不圆度指的是纤芯的形状偏离理想圆形的程度。
纤芯不圆度的影响因素主要有以下几点：1.光纤制造过程中的工艺缺陷，如拉制、涂层等；2.光纤使用环境中的机械应力、温度变化等；3.光纤的材料性质及结构设计。
纤芯不圆度对光纤性能的影响主要表现在以下几个方面：1.传输效率：纤芯不圆度会导致光信号在光纤中传播时的损耗增加，降低传输效率；2.信号失真：纤芯不圆度会引起光信号的畸变，导致信号质量下降；3.耦合效率：纤芯不圆度会影响光纤与光源或光探测器之间的耦合效率，从而影响整个通信系统的性能。
为了提高纤芯不圆度，可以采取以下方法：1.优化光纤制造工艺，提高生产一致性；2.严格控制光纤使用环境中的机械应力和温度变化；3.选用高质量的材料和结构设计，提高光纤的抗变形能力。
在我国，光纤产业近年来得到了快速发展。
随着5G、云计算等技术的普及，光纤通信市场需求持续增长。
纤芯不圆度作为衡量光纤性能的重要指标，其研究和发展得到了广泛关注。
目前，我国光纤制造企业已经在提高纤芯不圆度方面取得了显著成果，为光纤通信行业的持续发展奠定了基础。
总之，纤芯不圆度在光纤性能评价中具有重要意义。
了解纤芯不圆度的含义、影响因素及提高方法，有助于我们更好地研究和应用光纤通信技术。
光纤的基本理论
第一章 光纤的基本理论1、光纤的结构：光纤是截面很小的可绕透明长丝，它在长距离内具有束缚和传输光的作用。
光纤由纤芯、包层和涂覆层构成，折射率从里到外依次减小（n 纤芯>n 包层>n 涂覆层）2、光纤的分类：（1）按光纤横截面上折射率分布的不同，可以将光纤分为阶跃折射率分布光纤 (简称阶跃光纤，适用于短距离传输 )和渐变折射率分布光纤 (简称渐变光纤，适用于长距离传输 )。
（2）根据传导模式数量的不同，光纤可以分为单模光纤和多模光纤两类。
单模光纤的纤芯直径很小，为4μm~10μm ，包层直径为125μm 。
多模光纤的纤芯一般为50μm,包层的外径为125μm 。
（3）按光纤构成的原材料分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层光纤、全塑光纤。
（4）按光纤的套塑层可分为紧套光纤和松套光纤。
3、光纤的相对折射率差：其中n1为纤芯的折射率， n2为包层折射率。
4、光纤的数值孔径为：NA5、假若在长为L 的光纤中，走得最快的模式所用的时间为τmin ，走得最慢的模式所用的时间为τmax ，则最大时延差Δτmax 为6、在多模渐变折射率光纤中，相对折射率差定义为 其中n(0)、n2分别是r = 0处的和包层的折射率。
7、渐变光纤的本地数值孔径公式：其中n （r ）为渐变光纤纤芯折射率。
8、亥姆霍兹方程 方程求解方法主要有两种：标量近似解和矢量解。
9、光纤的归一化频率10、归一化截止频率Vc 可求出截止波长λc(课本P15)当λ<λc 时，该模式可传输；而当λ>λc 时，该模式就截止。
11、图1—9（P16），注意横、纵坐标所表示的含义。
12、阶跃光纤中的模数量以M 表示，则M=V^2/2(详见课本P18)13、衡量光纤损耗特性的参数为衰减系数（损耗系数） ，定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，其表达式为 其中Pi 为输入光纤的光功率，Po 为光纤输出的光功率。
14、造成光纤损耗的因素：引起光纤损耗的因素有吸收损耗、散射损耗和其它损耗，这些损耗又可以归纳为本征损耗、制造损耗和附加损耗等。
光纤的基本知识及应用
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.
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.
5.光纤通信的优点
通信容量大 中继距离长 保密性能好 资源丰富 光纤重量轻、体积小
通信容量大
从理论上讲,一根仅有头发丝粗细的光纤可以 同时传输1000 亿个话路.虽然目前远远未达到如 此高的传输容量,但用一根光纤同时传输24 万个 话路的试验已经取得成功,它比传统的明线、同轴 电缆、微波等要高出几十乃至上千倍以上.一根光 纤的传输容量如此巨大,而一根光缆中可以包括几 十根甚至上千根光纤,如果再加上波分复用技术把 一根光纤当作几根、几十根光纤使用,其通信容量 之大就更加惊人了.
保密性能好
光波在光纤中传输时只在其芯区进行,基本上 没有光泄露出去,因此其保密性能极好.
资源丰富
制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即 石英 ,而石英在大自然界中几乎是取之不尽、 用之不竭的.因此其潜在价格是十分低廉的.
光纤重量轻、体积小
光缆的敷设方式方便灵活,既可以直埋、 管道敷设,又可以水底和架空.
2、按光纤种类,光缆可以分为多模光缆、单模光缆； 按光纤套塑方法,光缆可分紧套光缆、松套光缆、 束管式新型光缆和带状多芯单元光缆.
2、按光纤芯数多少,光缆可以分为单芯光缆、双芯 光缆、多芯光缆.
4、按加强物件配置方法,光缆可以分为中心加强物 件光缆如层绞光缆、骨架光缆等、分散加强物 件光缆如束管式结构、护层加强物件光缆.
什么是光纤-光纤的主要分类和基本性能
什么是光纤?光纤的主要分类和基本性能光纤，即光导纤维，是一种达致光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理传输的光传导工具。
按照制造光纤所用的材料分类，有石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。
按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。
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。
多模光纤的纤芯直径为50~62.5μm，包层外直径125μm，单模光纤的纤芯直径为8.3μm，包层外直径125μm。
光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长1.31μm和1.55μm。
单模光纤(Single Mode Fiber)：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。
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。
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1300μm。
色散位移型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。
按折射率分布情况分：阶跃型和渐变型光纤。
阶跃型：光纤的纤芯折射率高于包层折射率，使得输入的光能在纤芯一包层交界面上不断产生全反射而前进。
这种光纤纤芯的折射率是均匀的，包层的折射率稍低一些。
光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的，只有一个台阶，所以称为阶跃型折射率多模光纤，简称阶跃光纤，也称突变光纤。
渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高次模的光按正弦形式传播，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。
渐变光纤的包层折射率分布与阶跃光纤一样，为均匀的。
渐变光纤的纤芯折射率中心最大，沿纤芯半径方向逐渐减小。
由于高次模和低次模的光线分别在不同的折射率层界面上按折射定律产生折射，进入低折射率层中去，因此，光的行进方向与光纤轴方向所形成的角度将逐渐变小。
光纤结构
第一章绪论重点内容:光纤光缆基本结构,各部分的作用,所用原料的科学性,七种常用护套的形式,光纤的发展历史与水平(自查资料,写出报告)难点:光纤结构胶各部分作用的理解主要内容:1.1 概述1.1.1 光纤1.定义:光纤是光导纤维的简称。
狭义的说，光纤是一种约束光并传导光的多层同轴圆柱实体介质光波导，又称光介质传输线。
2. 作用:光纤的主要作用是传导光，将传输的光信号从一地如实地传到另一地，实现光信号的长距离异地传输。
3.光纤典型结构光纤的典型结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维。
自内向外为：纤芯（芯层）-→包层-→涂覆层（被覆层）。
核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输，所以又将二者构成的光纤称为裸光纤。
涂覆层又称被覆层，主要对裸光纤提供机械保护，可分为一次涂层和二次涂层，图1-1-1。
纤芯（芯层）：光纤的纤芯主要由具有高折射率（记为n1）的导光材料制成，如：SiO2光纤芯层材料多为SiO2--GeO2。
它的作用是传导光，使光信号在芯层内部沿轴向向前传输；包层：光纤的包层由低折射率（记为n2）导光材料制成（折射率较纤芯低），如：SiO2光纤包层材料多为SiO2—B2O3或SiO2—P2O5。
它的作用是约束光。
由于纤芯和包层的折射率，满足n1>n2光传导条件，光波在芯包界面上可发生全反射，使大部分的光能量被阻止在芯层中，从而导致光信号沿芯层轴向向前传输。
涂覆层（被覆层）：光纤涂覆层是为保护裸光纤、提高光纤机械强度和抗微弯强度并降低衰减而涂覆的高分子材料层。
一般情况下涂覆层有二层，内层为低模量高分子材料，称为一次涂层；外层为高模量高分子材料，称为二次涂层：一次涂层：又分预涂层和缓冲层两层，常用材料有硅酮树脂、紫外固化炳烯酸酯UV等；二次涂层：其结构有三种，它们是紧套结构、松套结构、带状结构。
常用材料有尼龙PA12、聚乙烯PE、硅橡胶、聚酰胺塑料、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT，聚丙烯，聚脂等。
光纤通信基本概念
光纤通信基本概念
光纤通信基本概念：
①介质特性光纤由高纯度二氧化硅拉制而成中心为纤芯外围包裹着折射率略低的包层二者共同构成光波导结构；
②工作原理基于全反射原理当光线从高折射率介质射向低折射率介质且入射角大于临界角时会在界面处反射；
③光源选择通常采用发光二极管或激光器作为光源前者成本低廉但相干性较差后者则相反适用于长距离传输；
④调制技术将待发送信息加载到光载波上最简单直接的方式是强度调制即根据信号变化改变光源输出功率；
⑤传输损耗尽管光纤损耗远低于铜线但仍然存在主要有吸收散射两种类型其中弯曲辐射连接不良也会造成额外损失；
⑥中继放大每隔一段距离需插入光电转换器将信号恢复成电信号放大后再变回光信号继续向前传播；
⑦接收解调终端设备通过光电探测器将接收到的微弱光信号还原成原始电信号再经解调滤波送入计算机处理；
⑧多路复用为了提高带宽利用率通常采用波分复用技术即在同一根光纤中同时传输多个不同波长的光信号；
⑨应用领域凭借其大容量远距离抗干扰等优点广泛应用于长途干线城域网数据中心互联家庭宽带接入；
⑩安全防护由于光信号无法被普通窃听器材截获因此天然具备较高安全性但仍需注意物理层面的防护；
⑪发展现状近年来随着光纤预制棒拉丝技术不断进步单模光纤已成为主流并且向着更高性能方向发展；
⑫未来趋势展望未来光纤通信将朝着超高速超大容量方向迈进同时与无线传感网物联网等新兴领域深度融合。
光纤通信知识点归纳
第1章概述1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm的波长区，对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、1.31μm及1.55μm。
2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3）目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。
2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。
3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
特性参数：灵敏度4）一般地，大容量、长距离光纤传输: 单模光纤+半导体激光器LD小容量、短距离光纤传输: 多模光纤+半导体发光二极管LED5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
组成：光纤、光纤接头和光纤连接器要求：较小的损耗和色散参数3、光纤通信的特点：优点：（1），传输频带宽，通信容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点：1）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。
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。
光纤通信系统的基本概念、组成及特点。
光纤通信系统的基本概念、组成及特点。
光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。
光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。
光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。
模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。
光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。
光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。
光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。
光检测器将光信号转化为电流信号。
然后再通过电流—电压转换器,变成电压信号输出。
模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。
光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。
光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。
光纤通信系统的特点有：1.频带宽、传输容量大，损耗小、中继距离长，重量轻、体积小，抗电磁干扰性能好，泄漏小、保密性好，节约金属材料，有利于资源合理使用。
2.传输损耗小：在光纤通信系统中，由于采用了石英等材质作为光纤材料，其传输损耗比普通金属线要小得多。
3.传输容量大：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其传输容量比普通金属线要大得多。
4.抗电磁干扰性能好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其抗电磁干扰性能比普通金属线要好得多。
5.保密性好：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其保密性比普通金属线要好得多。
6.节约金属材料：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以节约大量的金属材料。
7.易于安装和维护：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此其安装和维护相对容易。
8.适用于远距离传输：由于光纤通信系统采用石英等材质作为光纤材料，因此可以适用于远距离传输。
9.适用于大规模网络：由于光纤通信系统采用光信号传输，因此可以适用于大规模网络。
光纤名词解释
光纤名词解释
光纤名词解释
1、光纤：光纤是传输信号的一种介质，基本结构是由一个或多个玻璃或塑料微细管，里面填充有玻璃纤维或其他物质，用于传输光信号的。
2、光纤通信：是指使用光纤介质来传递数据信号的一种通信技术，它具有宽带、低损耗、高安全性等特点。
3、多模光纤：是指将多个不同频率的光信号通过多模光纤传输到终端的一种光缆。
4、单模光纤：指只能传输单一波长的光纤，只能传输单一频率或波长的光信号的光缆。
5、光纤收发器：光纤收发器是一种信号转换器，用于将电信号转换为光信号，或将光信号转换为电信号。
6、光纤芯数：光纤芯数指的是光纤中的光纤芯的个数，也就是说一根光纤可以用来传输数据有多少根组成的光纤。
7、光纤缆：光纤缆是指将多根光纤整合在一个外壳中，以提供非常高的速度，安全性和容量的一种弹性光缆组件。
8、光纤交换机：光纤交换机是一种技术，用于将一组光纤连接至另一组光纤，使传输的信号从一个节点转移到另一个节点的设备。
- 1 -。
光纤光学基础
光线在光纤内单位长度传输的路程仅取决于纤端入射角以及
相对折射率n0/n1，与光纤的直径无关。
tg 1 2a 2atg
2a
1
n02
n12 sin
2
1
光线在光纤内单位长度内全反射的次数不仅取决于纤端入射
角以及相对折射率n0/n1，且与光纤的成直径反比。
12
2.斜光线的传播
斜光线：不在子午面内的光线，它与光纤的轴线
既不平行也不相交，其空间轨迹为空间螺旋折线
。它可以是左旋，也可以是右旋，但它与光纤的
中心轴是等距的。
斜光线在光纤内传输的条件：
o
0
P K
由折射定律有：
sin
0
n2 n1
Q
o
T
13
MH
由：sin cos sin
可得：
cos sin 0
1
n2 n1
2
同样在纤端由折射定律有： n0 sin n1 sin
之下降。实验表明，当R/a<50, 透光量开始下降；
R/a20，明显下降。
18
4.光纤端面的倾斜效应
19
光纤光学特性
光纤色散 光纤偏振与双折射 光纤损耗
光纤损耗
10 lg( Pi ) dB / km
L Po
21
由于：sin 1;
a 1 R
故有：S0 S子
光纤弯曲时，光线在光纤内单位长度的传输的路程小于 子午线时的情形。
17
单位光纤长度的反射点数：
0
1
1 a
子
光纤弯曲时，光线在光纤内单位长度的反射点数小 于子午线时的情形。
结论：光线弯曲时，比起不弯曲时其数值孔径、
光纤通信基本概念和分类
光纤通信基本概念和分类在现代信息社会中，通信发挥着重要的作用，而光纤通信作为一种高效的传输方式，正逐渐成为主流。
本文将从光纤通信的基本概念和分类两个方面进行探讨。
一、光纤通信的基本概念光纤通信是一种利用光信号进行信息传输的技术。
它基于光的全反射原理，通过光纤将信息信号转换为光信号，并在光纤中进行传输。
与传统的电信号传输方式相比，光纤通信具有带宽大、传输距离远、抗干扰性强等优势。
在光纤通信中，主要涉及三个关键组件：光源、光纤和接收器。
光源负责产生光信号，光纤则负责将光信号传输至目标地点，接收器则将光信号转换为电信号进行解码。
这三个组件协同工作，实现了信息的快速传输。
光纤通信的工作原理是基于光信号的调制与解调过程。
调制是将信息信号转换为光信号的过程，而解调则是将光信号转换为电信号并恢复原始信息的过程。
这一过程中，采用的调制解调技术主要有振幅调制、频率调制和相位调制等。
二、光纤通信的分类根据传输介质的不同，光纤通信可以分为单模光纤通信和多模光纤通信两种。
1. 单模光纤通信单模光纤通信使用的是单模光纤进行信息传输。
所谓单模光纤，是指光的传播只有一种模式，即仅能在光纤中传播一束光。
单模光纤的直径较小，常用0.8μm和0.2μm两种规格。
单模光纤通信具有传输距离远、带宽大、衰减小等优点，因此在远距离通信中得到广泛应用。
例如，长距离电话线路、地理信息传输等领域都采用了单模光纤通信技术。
2. 多模光纤通信多模光纤通信则使用的是多模光纤。
多模光纤是指光的传播存在多种模式，即可以在光纤中传播多束光。
多模光纤的直径较大，常见规格为50μm和62.5μm。
相比于单模光纤通信，多模光纤通信的传输距离较短，衰减较大，但其制造成本较低，适用于距离较短、带宽要求不高的通信场景。
例如，局域网、广域网等都常采用多模光纤通信技术。
三、结语光纤通信作为现代通信领域的重要技术之一，改变了人们信息传输的方式，提升了通信网络的效率和可靠性。
光纤的基本知识
光纤的基本知识光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
它是工作在光波波段的一种介质波导，通常是圆柱形。
它把以光的形式出现的电磁波能量利用全反射原理约束在其界面内，并引导光波沿着光纤轴线的方向前进。
光纤的传输特性由其结构和材料决定。
通常，光纤是由高纯度的石英玻璃为主掺少量杂质锗(Ge)、硼(B)、磷(P)等的材料制成的细长的圆柱形，细如发丝(通常直径为几微米到几百微米)。
实用的结构有两个同轴区，内区称为纤芯，外区称为包层。
通常，在包层外面还有一层起支撑保护作用的涂覆层。
因为光是电磁波，所以光在光纤中的传播可用麦克斯韦波动方程来分析。
断面尺寸比光波长大很多时，可用几何光学的概念来处理。
图A.1当光线从较高折射率介质向较低折射率介质传播时，在界面处的折射和反射图A.1为光在不同介质中的传播。
图中介质1的折射率为n 1，介质2的折射率为n 2。
当光束以较小的θ1角入射到介质界面上时，部分光进入介质2并产生折射，部分光被反射。
它们之间的相对强度取决于两种介质的折射率。
介质的折射率定义为光在空气中的速度与光在介质中的速度之比。
由菲涅耳定律可知31θθ= (A.1) 1221sin sin n n θθ= (A.2)在n 1>n 2时，逐渐增大θ1，进入介质2的折射光束进一步趋向界面，直到θ1趋于90°。
此时，进入介质2的光强显著减小并趋于零，而反射光强接近入射光强。
当θ1＝90°极限值时，相应的θ1角定义为临界角θc 。
由于sin90°＝l ，所以临界角21arcsin()c n n θ= (A.3)当θ1>θc 时，入射光线将产生全反射。
应当注意，只有当光从折射率大的介质进入折射率小的介质，即n 1>n 2时，在界面上才能产生全反射。
图A.2子午光线的全反射全反射现象是光纤传输的基础。
对于一根具体的光纤，如图A.2所示。
为分析方便，以下主要讨论光线为子午光线的情况。
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
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光纤通信系统的基本概念
光纤通信系统的基本概念光纤通信系统是一种利用光纤作为传输介质的通信网络。
光纤通信系统具有传输距离远、带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信中得到广泛应用。
本文将介绍，包括光纤的结构和工作原理、信号传输过程、光纤通信系统的组成部分以及其在大数据传输、互联网、通信等领域中的应用。
一、光纤结构和工作原理光纤是一种由高纯度的玻璃或塑料制成的细长柔软的材料。
光纤由纤芯和包层组成，其中纤芯是光信号传输的区域，包层是保护和引导光信号的区域。
光源产生的光信号通过光纤传输，利用光的全内反射特性，在光纤中沿纤芯传输。
光纤采用全内反射的原理传输光信号。
当光信号由高折射率介质进入低折射率包层时，会发生全内反射。
这使得光信号能够在光纤中沿一定角度传输，并且基本不损失信号的强度和质量。
光纤的包层还能够防止光信号的外部干扰。
二、信号传输过程光纤通信系统中，光信号通过调制的方式进行传输。
首先，光源将电信号转换为光信号，例如采用激光器产生的窄谱光信号。
接着，将光信号输入光纤，通过光纤的全内反射传输。
在光纤的整个传输过程中，光信号不断发生衰减，但在一定距离内，衰减并不显著。
在光纤传输的过程中，由于光信号频率较高，会发生色散现象和衰减现象。
色散现象会导致光信号的频率和相位发生变化，从而影响信号质量。
而衰减现象会使光信号的强度逐渐降低。
因此，在长距离的光纤传输中，需要采用一些调制和放大技术来补偿这些影响。
三、光纤通信系统的组成部分光纤通信系统由光源、调制器、光纤、接收器和控制系统等组成。
光源是发光二极管或激光器等能够产生光信号的设备。
调制器用于将电信号转换为光信号，并控制光信号传输的强度、频率等参数。
光纤用于传输光信号。
接收器接收传输过来的光信号，并将其转换为电信号。
控制系统用于控制整个通信系统的运行和管理。
四、光纤通信系统的应用光纤通信系统在现代通信中得到广泛应用。
与传统的铜缆通信相比，光纤通信具有很多优势。
首先，光纤通信的传输距离更远，可以达到几十公里甚至上百公里。
单模光纤以及多模光纤的传输距离
单模光纤以及多模光纤的传输距离大家好，今天咱们聊聊单模光纤和多模光纤的传输距离。
说到光纤，可能有的小伙伴会觉得有点复杂，不过别担心，我们一步一步来，轻松搞懂这块儿！1. 光纤的基本概念光纤，顾名思义，就是一种用来传输光信号的纤维状材料。
它就像是一条高速公路，把信息从一个地方快速送到另一个地方。
光纤主要有两种类型：单模光纤和多模光纤。
1.1 单模光纤单模光纤就像是超级高速公路上的单车道。
它的核心直径非常小，通常只有几微米。
这个设计让光信号可以沿着光纤的中心以最少的衰减传输。
说白了，单模光纤适合长距离传输。
比如，你想把信号从一个城市传到另一个城市，单模光纤就能轻松搞定。
它的传输距离可以达到几十到几百公里，甚至更远，真的非常厉害。
1.2 多模光纤多模光纤则像是普通公路上的多车道，它的核心直径比单模光纤大很多，通常在50到62.5微米之间。
这个设计虽然让光信号能同时以多条路径传输，但会出现光的散射和衰减。
因此，它更适合短距离传输。
多模光纤的传输距离一般在几百米到几公里之间，适合校园网或者公司内部网络这些场景。
2. 传输距离的影响因素光纤的传输距离不仅仅取决于它的类型，还受到一些其他因素的影响。
2.1 光纤的质量就像车跑得快不快，跟车的质量有关。
光纤的质量也会影响传输距离。
高质量的光纤能减少信号的衰减和失真，让信息传输得更远。
换句话说，优质的单模光纤可以帮助你把信号送得更远，而不容易丢失。
2.2 光源的类型光纤里传输的光信号是由激光器或者LED发出的。
这些光源的不同，也会影响光纤的传输距离。
比如，激光器发出的光更集中、更强，能让单模光纤的传输距离更远。
而LED发出的光则适合多模光纤，虽然传输距离不如激光器那么远，但也能满足短距离的需求。
3. 实际应用中的选择选择光纤的时候，得考虑到实际需求。
不同的场景和用途，对光纤的要求也不一样。
3.1 长距离传输如果你的应用场景需要长距离传输，比如跨城市的通信，那么单模光纤就是你的最佳选择。
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几何尺寸
包层直径（cladding diameter）：确定包层中心的那个圆的直径。 包层不圆度（cladding non-circularity）：由包层容差范围所确定的两个圆直 径间的偏差。 涂层直径（Coating diameter）：光纤涂覆层的直径。 涂层/包层同心误差（Coating / cladding Concentricity error）：涂层与包层中 心间的距离除以涂层直径。 涂层不圆度（Coat-of-roundness）：由涂层容差范围所确定的两个圆直径间 的偏差。 芯/包层同心误差（Core / cladding Concentricity error）：纤芯与包层中心间 的距离除以芯直径。
衰减
光纤衰减（attenuation of optical fiber）：光纤中光功率沿纵轴逐渐减小。光 功率减小与波长有关。光纤链路中，光功率减小主要原因是散射、吸收，以及 连接器和熔接接头造成的光功率损耗。衰减的单位为dB。 光纤衰减系数（fiber attenuation coefficient）：每公里光纤对光信号功率的衰减 值。衰减系数（也称衰耗系数）是多模光纤和单模光纤最重要的特性参数之一， 在很大程度上决定了多模和单模光纤通信的中继距离。单位：dB/km。 产生原因：使光纤产生衰减的原因很多，主要有：吸收衰减，包括杂质吸收 和本征吸收；散射衰减，包括线性散射、非线性散射和结构不完整散射等；其 它衰减，包括微弯曲衰减等。其中最主要的是杂质吸收引起衰减。在光纤材料 中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸收能力极强，它们是产生光信 号衰减的重要因数。因此，要想获得低衰减光纤，必须对制造光纤用的原材料 二氧化硅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。
光纤基本概念
唐成
目 录
一、单模光纤、多模光纤 二、衰减
二、几何尺寸 三、截止波长及模场直径 四、色散、翘曲度
单模光纤及多模光纤 按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤 多模光纤 多模光纤(MULTI MODE FIBER)：中心玻璃芯较粗(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 单模光纤(SINGLE MODE FIBER)：中心玻璃芯很细(芯径一般为8-10μM)，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。
色散（Chromatic dispersion）
定义：光纤中由光源光谱成分中不同波长的不同群速度所引起的光脉冲展宽的 现象。 （1）模式色散 在多模光纤中由于各传输模式的传输路径不同，各模式到达出射端的时间不同， 从而引起光脉冲展宽，由此产生的色散称为模式色散。 （2）材料色散 光纤材料石英玻璃的折射率对不同的传输光波长有不同的值，许多不同波长的 太阳光通过棱镜以后可分成七种不同颜色就是一个证明。由于上述原因，材料 折射率随光波长而变化从而引起脉冲展宽的现象称为材料色散。 （3）波导色散 由于光纤的纤芯与包层的折射率差别很小，因而在界面产生全反射现象时，有 一部分光进入到包层之内。由于出现在包层内的这部分光，大小与光波长有关， 这就相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。具有一定波谱线宽的光源 所发出光脉冲射入到光纤后，由于不同波长的光其传输路程不完全相同，所以 到达光纤出射端的时间也不相同，从而使脉冲展宽。具体说入射光的波长越长， 进入到包层的光强比例就越大，传输路径距离越长。由上述原因所形成的脉冲 展宽现象叫做波导色散。
翘曲度（curl）
1、 定义：涂覆光纤的自然弯曲半径，以米表示。 2、影响翘曲度 的因素：
1）石墨加热炉温度径向不均匀，光纤变径区，特别是光纤形成的细径区的位 置不在加热炉温场中心，导致预制棒变径区表面温度径向不均匀，预制棒熔区 粘度径向不完全相同，这是导致光纤翘曲度下降的最主要原因。 2）预制棒有杂质 杂质的热收缩系数与石英热膨胀收缩不同，造成热收缩径向不均匀。 3）预制棒在预处理过程中表面有手印等造成污染。由于汗渍中有Na、K等离 子，坎入预制棒表面后，拉丝熔融过程中，有Na、K等离子污染部分石英粘度 不同，冷却后收缩应力也不同，导致光纤径向应力不均匀。 4）光纤出炉后的温度受延伸管散热不均匀影响。 5）径向不均匀的净化风导致光纤冷却温度径向不均匀。
谢谢！
色散
色散系数（dispersion coefficient）：每公里的光纤由于单位谱宽所引起的脉 冲展宽值，与长度呈线性关系。色散系数一般只对单模光纤来说，包括材料色 散和波导色散，统称色散系数。 零色散波长(Zero-dispersion wavelength)：波长色散为零时的波长。 零色散斜率（Zero-dispersion slope）：单模光纤中，在零色散波长处色散系 数对波长（曲线）的斜率，单位：ps/nm2•km。
截止波长（ cut-off wavelength ）
定义：单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长（工作波长）超过 该波长时，光纤只能传输一种模式（基模LP01）的光，这一波长称截止波长。
模场直径（mode field diameter）
定义：指基模模场幅值由光纤轴（r=0）处 最大值减小到最大值的1/e，或基模场强度 （场幅值的平方）由光纤轴（r=0）处最大 值减小到最大值的1/e2时所对应的半径两 倍。 模场直径变化的原因分析： 在拉丝过程中张力增大，芯层折射率n1增 大 ，芯、包折射率差△n增大，因此辐射 至包层中的光能量减弱，集中在纤芯中的 光能量增强，纤芯中芯所对应的光强最大， 值Emax增大，Emax的e2增大，所对应的 横坐标长度r减小，即光斑的大小模场直径 减小。