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

（1）按照传输模式来划分光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁波场场型，或者说是光场场形（HE）。各种场形都是光波导中经过多次的反射和干涉的结果。各种模式是不连续的离散的。由于驻波才能在光纤中稳定的存在，它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的光场，即各种光斑。若是一个光斑，我们称这种光纤为单模光纤，若为两个以上光斑，我们称之为多模光纤。·单模光纤（Single-Mode）单模光纤只传输主模，也就是说光线只沿光纤的芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的·传输频带很宽因而适用与大容量，长距离的光纤通迅。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。如图1单模纤光线轨迹图。·多模光纤（Multi-Mode）在一定的工作波长下

（850nm/1300nm），有多个模式在光纤中传输，这种光纤称之为多模光纤。由于色散或像差，·因此，这种光纤的传输性能较差频带比较窄，传输容量也比较小，距离比较短。

2）按照纤芯直径来划分· 50/125（μm）缓变型多模光纤· 62.5/125（μm）缓变增强型多光纤·8.3/125（μm）缓变型单模光纤备注：50/62.5/8.3（μm）均为光纤光芯直径数，125（μm）均为光纤玻璃包层的直径数。

（3）按照光纤芯的折射率分布来划分阶越型光纤（Step index fiber）,简称SIF；·梯度

型光纤（Graded index fiber）,简称GIF；·环形光纤（ring fiber）；·W形光纤备注：50/62.5/8.3（μm）均为光纤的光芯直径数，125（μm）均为光纤玻璃包层的直径数。2．光缆

点对点光纤传输系统是通过光缆进行连接。光缆可包含1根光纤（有时称单纤）或2根光纤（有时称双纤），或者甚至更多（48纤、1000纤）

光纤的诞生

人类从未放弃过对理想光传输介质的寻找，经过不懈的努力，人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传光。这种玻璃丝叫做光学纤维，简称"光纤"。人们用它制造了在医疗上用的窥镜，例如做成胃镜，可以观察到距离一米左右的体情况。但是它的衰减损耗很大，只能传送很短的距离。光的损耗程度是用每千米的分贝为单位来衡量的。直到20世纪60年代，最好的玻璃纤维的衰减损耗仍在每公里1000分贝以上。每公里1000分贝的损耗是什么概念呢？每公里10分贝损耗就是输入的信号传送1公里后只剩下了十分之一，20分贝就表示

只剩下百分之一，30分贝是指只剩千分之一……1000分贝的含意就是只剩下亿百分之一，

是无论如何也不可能用于通信的。因此，当时有很多科学家和发明家认为用玻璃纤维通信希望渺茫，失去了信心，放弃了光纤通信的研究。

激光器和光纤的发明，使人们看到了光通信的曙光。而要实现光纤通信，还需要

在激光器和光纤的性能上有重大的突破。但是在这两方面的突破遇到了许多困

难，尤其是光纤的损耗要达到可用于通信的要求，从每千米损耗1000分贝降低

到20分贝似乎不太可能，以致很多科学家对实现光纤通信失去了信心。就在这

种情况下，出生于的英藉华人高锟（K.C.Kao)博士，通过在英国标准电信实验室

所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电

可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。1966年7月，高锟就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因，大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。这篇论文使许多国家的科学家受到鼓舞，加强了为实现低损耗光纤而努力的信心。

世界上第一根低损耗的石英光纤――1970年，美国康宁玻璃公司的三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克成功地制成了传输损耗每千米只有20分贝的光纤。这是什么概念呢？用它和玻璃的透明程度比较，光透过玻璃功率损耗一半（相当于3分贝）的长度分别是：普通玻璃为几厘米、高级光学玻璃最多也只有几米，而通过每千米损耗为20分贝的光纤的长度可达150米。这就是说，光纤的透明程度已经比玻璃高出了几百倍！在当时，制成损耗如此之低的光纤可以说是惊人之举，这标志着光纤用于通信有了现实的可能性。

光纤理论与光纤结构

一.光及其特性：

1. 光是一种电磁波。可见光部分波长围是：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。

2.光的折射，反射和全反射。

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。

二.光纤结构及种类：

1.光纤结构：

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.数值孔径：

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度围的入射光才可以。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)。3.光纤的种类：A. 按光在光纤中的传输模式可分为：单摸光纤和多模光纤。

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。

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。

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：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。

C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

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。

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。4.常用光纤规格：

单模：8/125μm，9/125μm ，10/125μm