光纖是一種傳輸介質,是依照光的全反射的原理制造的。光纖是一種將訊息從一端傳送到另一端的媒介,是一條以玻璃或塑膠纖維作為讓訊息通過的傳輸媒介。通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆。多數光纖在使用前必須由幾層保護結構包覆,包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護結構可防止周遭環境對光纖的傷害,如水,火,電擊等。光纜分為:光纖、緩沖層及披覆。光纖和同軸電纜相似,只是沒有網狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中,芯的直徑是15mm~50mm, 大致與人的頭發的粗細相當。而單模光纖芯的直徑為8mm~10mm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套, 以使光纖保持在芯內。再外面的是一層薄的塑料外套,用來保護封套。光纖通常被扎成束,外面有外殼保護。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體,它質地脆,易斷裂,因此需要外加一保護層。
目錄
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光纖的分類
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光纖結構及種類
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光纖傳輸優點
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光纖在應用中的損耗
- 幾種常用光纖測試儀器的性能介紹
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光纖在應用中的損耗
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光纖傳輸優點
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光纖結構及種類
光纖的分類
光纖光纖正處在新產品的不斷涌現的發展時期,種類不斷增多,而且千變萬化。近年來用于傳感器的特殊光纖發展尤迅速。目前一般分類方法如下:
1. 按制作材料分:
(1) 高純度石英玻璃光纖。這種材料損耗低,在波長時,最低達0。47db/km。用鍺硅材料作芯子,硼硅材料作包層的多模光纖,損耗最低為0.5db/km和類似的損耗-波譜曲線。采用三元化合材料,可能獲得最好的損耗-波譜曲線。
(2) 多組分玻璃光纖。通常用更常規的玻璃制成,損耗也很低,如Sodium-borosilica-te玻璃光纖在l=0.84微米最低損耗為3.4db/km。
(3) 塑料光纖。它與石英光纖相比具有重量輕,成本低,柔軟性好,加工方便等特點,但損耗在r=0.63微米到100-200db/km。
2. 按傳輸模分:
(1) 單模光纖。單模光纖纖芯直徑僅幾個厘米,加包層和涂敷層后也僅幾十個微米到125微米。纖芯直徑接近波長。
(2) 多模光纖。多模光纖纖芯直徑有50微米,加包層和涂敷層有50微米。纖芯直徑遠遠大于波長。根據光纖的折射率沿徑向分布函數不同又進一步分為多模階躍光纖,單模階躍光纖和多模梯度光纖
3. 按用途分:
(1) 通信光纖。
(2) 非通信光纖----特殊光纖。有低雙折射光纖,高雙折射光纖,涂層光纖,液芯光纖,激光光纖和紅外光纖等。
4. 按制作方法分:
(1) 化學氣相沉積法(CVD)或改進化學氣相沉積法(MCVD)。用來制作高純度石英玻璃光纖。
(2) 雙坩堝法或三坩堝法。用來制作多組分玻璃光纖。
光纖結構及種類
光及其特性:
1.光是一種電磁波
可見光部分波長范圍是:390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是紅外光,小于390nm部分是紫外光。光纖中應用的是:850,1310,1550三種。
2.光的折射,反射和全反射。
因光在不同物質中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質射向另一種物質時,在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且,折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時,折射光會消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的(即不同的物質有不同的光折射率),相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。 1.光纖結構: 光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中 間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強用的樹脂涂層。
2.數值孔徑:
入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸,只是在某個角度范圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對于光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同(AT&T CORNING)。
3.光纖的種類:
A.按光在光纖中的傳輸模式可分為:單模光纖和多模光纖。
多模光纖:中心玻璃芯較粗(50或62.5μm),可傳多種模式的光。但其模間色散較大,這就限制了傳輸數字信號的頻率,而且隨距離的增加會更加嚴重。例如:600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此,多模光纖傳輸的距離就比較近,一般只有幾公里。單模光纖:中心玻璃芯較細(芯徑一般為9或10μm),只能傳一種模式的光。因此,其模間色散很小,適用于遠程通訊,但其色度色散起主要作用,這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求,即譜寬要窄,穩定性要好。 單模光纖(Single-mode Fiber):一般光纖跳纖用黃色表示,接頭和保護套為藍色;傳輸距離較長。
多模光纖(Multi-mode Fiber):一般光纖跳纖用橙色表示,也有的用灰色表示,接頭和保護套用米色或者黑色;傳輸距離較短。
B.按最佳傳輸頻率窗口分:常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。
常規型:光纖生產廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上,如1300nm。
色散位移型:光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上,如:1300nm和1550nm。
C.按折射率分布情況分:突變型和漸變型光纖。
突變型:光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低,模間色散高。適用于短途低速通訊,如:工控。但單模光纖由于模間色散很小,所以單模光纖都采用突變型。
漸變型光纖:光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小,可使高模光按正弦形式傳播,這能減少模間色散,提高光纖帶寬,增加傳輸距離,但成本較高,現在的多模光纖多為漸變型光纖。
4.常用光纖規格: