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光纤的结构与分类 ppt课件

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3.按传输模数分类
(1)单模光纤 单模光纤纤芯直径仅有几微米,接近光的波长。单模光纤通
常是指跃变光纤中,内芯尺寸很小,光纤传输模数很少,原则上 只能传送一种模数的光纤,常用于光纤传感器。这类光纤传输性 能好、频带很宽,具有较好的线性度;但因内芯尺寸小,难以制 造和耦合。
(2)多模光纤。 多模光纤纤芯直径约为50μm,纤芯直径远大于光的波长。
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当光纤受到辐射线的照射时,光损耗会增 加。这是因为石英玻璃遇到辐射线照射时,玻璃 中会出现结构缺陷(也称作色心:Colour Center),尤在0.4~0.7μm波长时损耗增大。防 止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃,就能抑制 因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐 射光纤(Radiation Resista-nt Fiber),多用 于核发电站的监测用光纤维镜等。
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一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂 上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层,厚度 一般为 30~150μm。
套层又称二次涂覆或被覆层,多采用聚乙 烯塑料或聚丙烯塑料、尼龙等材料。经过 二次涂敷的裸光纤称为光纤芯线。
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二、光纤分类
根据光纤的折射率、光纤材料、传输模式、光纤用途和制造 工艺,有如下几种分类方法:
特点是多成分玻璃比石英的软化点低且纤芯 与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务 的光纤内窥镜。
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氟化物光纤(Fluoride Fiber)是由氟化物 玻璃作成的光纤。
这种光纤原料包括氟化铝、氟化钡、氟化镧、 氟化钠等氟化物玻璃原料。简称为Z B L A N。
主要工作在 2~ 10μm 波长的光传输业务。

光纤的分类及比较(包括各种单模光纤的色散及衰减特性)

光纤的分类及比较(包括各种单模光纤的色散及衰减特性)

4 对各种单模光纤特性的比较
• G652 • G653 • G654 • G655
1 )G652光纤又被称为标准单模光纤,这种光纤是目前应用在1310nm窗口的最广泛的零色散波长的单模光纤。
2)其特点是当工作波长在1310nm时,光纤的色散很小,约为3.5ps/nm*km,系统的传输距离基本上只受光纤衰减所限制;但在1550nm波段色散较大,约为20ps/nm*km。
1)G654光纤又称为非零色散光纤,这是一种改进的色散位移光纤,其零色散波长不在1550nm处,而在1525nm或1585nm处。 2)零色散光纤同时削减了色散效应和四波混频效应,所以非零色散光纤综合了标准单模光纤和色散位移光纤,有比较好的传输特性,特别适合于高密度的波分复用系统的传输。
G655
A(l) = 10lg p1 (dB)
p2
p1、p2分别为光纤注入端和输出端的光功率。 ( dB与dBm)
光纤损耗(衰减)的定义
若光纤是均匀的,则还可以用单位长 度的衰减即衰减系数α来表示:
a (l) = 1 A(l) = 1 10 lg p1 (dB / km)
L
L
p2
光脉冲注入光纤后,长距离传输后脉冲的宽 度被展宽
色散补偿技术
当前,发展比较成熟的、主流的色散补偿技术主要是采用色散补偿光纤(DCF)来进行色散补偿。其主要技术是在每个(或几个)光纤段的输入或输出端通过放置 DCF色散补偿模块(DCM),周期性地使光纤链路上累积的色散接近零,从而可以使单信道1550nm外调制光纤干线的色散得到较好的补偿。
因此,对于超长距离的光纤传输,现有的色散补偿技术可以相对较好的解决色散问题,对于超远距离的传输,其首要考虑的因素是光纤的衰减特性。
ps/nm·km

光纤通信材料PPT课件

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s子

tan 2a cos
子 cos
说明: 斜光线和子午光线在光纤中的光路长度相
同; 而斜光线的全反射次数总比子午光线的多,
它和轴倾角密切相关.
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P
P
n2 r
n1
n1
Q (a)
rt
P
r
n2 P
Q n1
Q
n2 Q (b)
图 阶跃折射率光纤纤芯内的光线路径 (a) 子午光线的锯齿路径 ;(b) 偏斜光线的螺旋路经及其在纤芯横截面上的投影。
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损耗的机理
1. 吸收损耗 吸收损耗分本征吸收、杂质吸收。
(1) 本征吸收 本征吸收来自基质材料电子跃迁和分子振动产生的
吸收。 (2) 杂质吸收
杂质吸收是由于材料不纯造成的,主要来源于材料 中的金属离子(Cu+、Cr+、Fe+、Co+等)和氢氧根(OH-)。在 制作过程中,必须对原材料进行严格的化学提纯。
第三步:缩棒. 加热石英玻璃管(1700~1900C), 使之
塌陷, 收缩成一要实心棒, 称为预制棒.
波导色散: 传播常数随入可编射辑光版课波件 长不同而变化
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4. 色散的表征 群时延|
0v 1 gd d d d 0(0) d d2 2 0
色散或脉冲展宽的量度
(1)最大群时延的差(阶跃光纤中子午光线的传播)
m am x a m x i c n sL i c /n n 1 c / L n 1 n L 1 c n 1 n 2 n 2 n 1 L c
梯度折射率光纤中光线的传播轨迹与纤芯 折射率分布有关。
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四、光纤的特性参数

《光纤简介》PPT课件

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光纤简介
一、光纤的分类 二、光纤的制造 三、光纤的传输特性 四、光纤器件 五、特种光纤
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1
一 光纤的分类
光纤是由中心的纤芯和外围的包层组成的同轴圆柱形石英细丝。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。
石英光纤
单模:纤芯直径 2a = 2~12 m 纤芯-包层折射率差小 = (n1-n2)/n1 = 0.0005~0.01
多模:纤芯直径 2a = 50~500 m 纤芯-包层折射率差大 = 0.01~0.02
只能传输一种模式的光纤 同时传输多种模式的光纤
纤芯
包层
缓冲涂覆层
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4
阶跃折射率光纤 2. 按纤芯折射率分布
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纵向分量满足的方程
t2n2k0 2 2 ez 0 t2n2k0 2 2 hz 0
t2
r22
1rrr12
2
2
2ez r 2
1 r
ez r
k02n2
2
m2 r2
ez
0
2hz r 2
1 r
hz r
k02n2
2
m2
r2
hz
0
精(选mppt 0,1,2,)
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二层均匀光纤场解分析
利用纵向与横向场解的关系式,可以得到横向分量解的表达式。
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特征方程
可以看出,模式场的解析式只有4个未知量,所以只需4个连续 的边界条件:
特征方程
e
h
e
z
e
G
(U
A
)

光缆教学课件汇总ppt

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2.3.2
光纤的光学特性
2.最大理论数值孔径(NAmax)
最大理论数值孔径的定义为:
Nm Aax(n12n2 2)1/2
其中,n1为阶跃光纤均匀纤芯的折射率(梯度光纤为纤芯中心 的最大折射率),n2为均匀包层的折射率。
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寒假来临,不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ,目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
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寒假来临,不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ,目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.1.2
光纤的分类
4.单模光纤的分类
(4)G.654光纤
G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是降低1 550nm的衰减,其零色散点仍然在1 310nm附近,因而1 550nm窗口
光纤的分类
4.单模光纤的分类
(1) G.651光纤 :多模渐变型光纤,中小容量、中短距离。 (2)G.652光纤
G.652光纤,也称标准单模光纤(SMF),是指色散零点(即色 散为零的波长)在1 310nm附近的光纤。
(3)G.653光纤 G.653光纤也称色散位移光纤(DSF),是指色散零点在1
550nm附近的光纤,它相对于G.652光纤,色散零点发生了移动,所 以叫色散位移光纤。
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寒假来临,不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ,目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.1.2
光纤的分类
1.按传输模数分类
传播模式概念:当光在光纤中传播时,如果光纤纤芯的几何 尺寸远大于光波波长时,光在光纤中会以几十种乃至几百种传播 模式进行传播。
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0 a br (b) 渐变光纤
n n1 n2
n3
0 a cbr (c)W型光纤
阶跃型光纤(SIF):纤芯折射率呈均匀分布,纤芯和包层
相对折射率差Δ为1%~2%。
渐变型光纤(GIF):纤芯折射率呈非均匀分布,在轴心处
最大,而在光纤横截面n2。
光纤光缆的结构与分类
一、光纤的结构 二、光纤的分类 三、光缆的结构 四、光缆的分类
光纤的结构
纤芯位于光纤中心,直径2a为5~75μm, 作用是传输 光波。
包层位于纤芯外层,直径2b为100~150μm,作用是将 光波限制在纤芯中。
纤芯和包层即组成裸光纤,两者采用高纯度二氧化硅 (SiO2)制成,但为了使光波在纤芯中传送,应对材 料射率进n行1小不,同即掺光杂纤,导使光包的层条材件料是折n1射>率n2。n2比纤芯材料折
损耗高达100~200 dB/km;但重量轻,成本低,柔软性好, 适用于短距离导光。
3.按传输模数分类
(1)单模光纤 单模光纤纤芯直径仅有几微米,接近光的波长。单模光
纤通常是指跃变光纤中,内芯尺寸很小,光纤传输模数很少, 原则上只能传送一种模数的光纤,常用于光纤传感器。这类 光纤传输性能好、频带很宽,具有较好的线性度;但因内芯 尺寸小,难以制造和耦合。
液芯光纤(纤芯呈液态)
塑料光纤(以塑料为材料)
光纤种类
按光纤纤芯折射率分布划分
阶跃型光纤(SIF) 渐变型光纤(GIF) W型光纤
按光纤传输模式数划分
单模光纤(SMF) 多模光纤(MMF )
芯径
光纤的纤芯折射率剖面分布
2b
2b
2b
2c
2a
2a
2a
n n1
n2
0a b r (a)阶跃光纤
n n1
n2
1.阶跃型和梯度型光纤(根据光纤的折射率分布函数)
阶跃光纤的纤芯与包层间的折射率阶跃变化的,即纤芯内 的折射率分布大体上是均匀的,包层内的折射率分布也大体均 匀,均可视为常数,但是纤芯和包层的折射率不同,在界面上 发生突变。
梯度光纤纤芯内的折射率不是常量,而是从中心轴线开始 沿径向大致按抛物线形状递减,中心轴折射率最大。
由于光纤的纤芯很细(约10μm)而且 折射率呈阶跃状分布,当归一化频率V参 数<2.4时,理论上,只能形成单模传输。
单模光纤
SMF没有多模色散,不仅传输频带较多模光纤更 宽,再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵 消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使传输频 带更加拓宽。 SMF中,因掺杂物不同与制造方式的差别有许多 类型。
凹陷型包层光纤(DePr-essed Clad Fiber), 其包层形成两重结构,邻近纤芯的包层,较外侧包 层的折射率还低。
多模光纤
将传播可能的模式为多个模式的光纤称作多 模光纤。纤芯直径为50μm,由于传输模式可 达几百个,与SMF相比传输带宽主要受模式色 散支配。曾用于有线电视和通信系统的短距离 传输。
2.按材料分类
(1) 高纯度石英(SiO2)玻璃纤维。 这种材料的光损耗比较小,在波长λ=1.2μm时、最低损 耗约为0.47dB/km。
(2) 多组分玻璃光纤 用常规玻璃制成,损耗也很低。如硼硅酸钠玻璃光纤,在
波长λ=0.84μm时,最低损耗为3.4dB/km。
(3) 塑料光纤。 用人工合成导光塑料制成,其损耗较大。当λ=0.63μm时,
(2)多模光纤。 多模光纤纤芯直径约为50μm,纤芯直径远大于光的波
长。通常是指跃变光纤中,内芯尺寸较大,传输模数很多的 光纤。这类光纤性能较差,带宽较窄;但由于芯子的截面积 大,容易制造、连接耦合比较方便,也得到了广泛应用。
光纤的分类
石英系列光纤(以SiO2为主要材料) 按光纤组成材料划分 多组分光纤(材料由多组成分组成)
自从出现SMF光纤后,似乎形成历史产品。但 实际上,由于MMF较SMF的芯径大且与局域网 等光源结合容易,更有优势。所以,在短距离 通信领域中MMF仍在重新受到重视。
多模光纤
MMF按折射率分布进行分类时,有:渐变(GI) 型和阶跃(SI)型两种。
从几何光学角度来看,渐变型在纤芯中前进的 光束呈现以蛇行状传播。由于,光的各个路径 所需时间大致相同。所以,传输容量较SI型大。
一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基 甲酸乙脂或硅酮树脂层,厚度一般为 30~150μm。
套层又称二次涂覆或被覆层,多采用聚乙烯塑料或聚 丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为 光纤芯线。
纤芯
套层 一次涂覆层 包层
套层 一次涂覆层 包层 纤芯
光纤的结构示意图
二、光纤分类
根据光纤的折射率、光纤材料、传输模式、光纤用途和制造 工艺,有如下几种分类方法:
复合光纤
复合光纤(Compound Fiber)是指在二 氧化硅原料中,再适当混合诸如氧化钠、氧 化硼、氧化钾等氧化物的多成分玻璃作成的 光纤。
多模光纤用于检测系统。
特殊光纤: 红 外 光 纤
作为光通信领域所开发的石英系列 光纤的工作波长,尽管用在较短的传输 距离,也只能用于2μm以下。为能在更 长的红外波长领域工作,所开发的光纤 称为红外光纤。
红外光纤(Infrared Optical Fiber) 主要用于光能传送。例如有:温度计量、 热图像传输、激光手术刀医疗、热能加 工等等,普及率尚低。
W型光纤(双包层光纤):在纤芯与包层之间设有一折射
率低于包层的缓冲层,使包层折射率介于纤芯和缓冲层之间。可 以实现在1.3~1.6μm之间色散变化很小的色散平坦光纤或把零 色散波长移到1.55μm的色散位移光纤。
单模光纤
指在工作波长中,只能传输一个传播 模式的光纤,通常简称为单模光纤 (SMF:Single ModeFiber)。目前, 在有线电视和光通信中,是应用最广泛的 光纤。
SI型MMF光纤的折射率分布,纤芯折射率的分 布是相同的,但与包层的界面呈阶梯状。由于 SI型光波在光纤中的反射前进过程中,产生各 个光路径的时差,致使射出光波失真,其结果 是传输带宽变窄,目前SI型MMF应用较少。
单模光纤相比,多模光纤芯径大,便于接 续;但其衰减系数大,带宽小,故目前多 模光纤在通信方面只适用于短距离、小容 量的数据和模拟光信息传输。
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