光纤特性

光纤的传输特性光纤的传输特性包括损耗、色散、衰减、偏振和非线性效应等，其中，损耗和色散是光纤最重要的传输特性。

损耗限制系统的传输距离，色散限制系统的传输容量。

（1）光纤的损耗特性。

在光发射机和接收机之间由光缆吸收、反射、散射和辐射的信号功率被认为是损耗。

光纤损耗是光纤传输系统中限制中继距离的主要因素之一。

下表列出了3种石英光纤的典型损耗值。

（2）光纤的色散特性。

色散是光纤的一个重要参数，它会引起传输信号的畸变，使通信质量变差，限制通信容量与距离，特别是对高速和长距离光纤通信系统的影响更为突出。

光纤色散的产生涉及多方面的原因，这里只介绍模式色散、材料色散和波导色散。

①模式色散。

模式色散是指光在多模光纤中传输时会存在许多种传播模式，因为每种传播模式在传输过程中都具有不同的轴向传输速度，所以虽然在输入端同时发送光脉冲信号，但光脉冲信号到达接收端的时间却不同，于是产生了时延，使光脉冲发生展宽与畸变。

②材料色散。

材料色散是由构成纤芯的材料对不同波长的光波所呈现的不同折射率造成的，波长短则折射率大，波长长则折射率小。

就目前的技术水平而言，光源尚不能达到严格单频发射的程度，因此无论谱线宽度多么狭窄的光源器件，它所发出的光也会包含多根谱线（多种频率成分），只不过光波长的数量以及各光波长的功率所占的比例不同而已。

每根谱线都会受到光纤色散的作用，而接收端不可能对每根谱线受光纤色散作用所造成的畸变进行理想均衡，故会产生脉冲展宽现象。

③波导色散。

波导色散是指由光纤的波导结构对不同波长的光产生的色散作用。

波导结构是指光纤的纤芯与包层直径的大小、光纤的横截面折射率分布规律等。

这种色散通常很小，可以忽略不计。

算来标度的。已知光在真空中的速度
c=3×108m/s，光纤折射率为n(λ)，光脉冲 在光纤中从A点传播到B点再由B点传播到A点 ，时间间隔为Δ t，那么A、B间的长度为 L=cΔt/2n(λ)。利用OTDR的背向散射曲线的分
析，很容易确定光纤中的缺陷、断裂点、接头 的位置，并能测量光纤的长度。
背向散射法: OTDR优奌:只需在光纤的一端测试，方法 又十分简单，很适合现场测量，特别是可用来测
L
I0 L I0 '
（7.2.2）
用这种方法测量损耗，还要把光纤的出射端和接收光能的硅 光电池放在折射率匹配液中，以减少端面损耗，提高测量精 度
直接比较法:是用图7.2.2所示的装置
图7.2.2 双接收器比较法示意图
SP必须为中性分数 器，因为一般的多 模分束器只对某一 波长某一角度的入 射光起作用
mn

1Pcomn 2 Pcldm
Ptmn
（7.1.4）
P 式中 comn ， Pcldm ， Ptmn 为某模式(m，n)在
纤芯、包层中和总的功率流。
在前面仍然考虑包层是无穷的，功率一分为二，一部分在纤芯 里传输，另一部分在包层里传输。虽然实际上并非如此，但一般 在包层的边缘上电磁场已衰减到很小，所以这个近似还是可以的。
被测光纤由两根光纤 焊接而成，中间的凸 起显示了接头处的反 射，而曲线尾部的凸 起则显示了光纤末端 处的反射。
图7.2.4 OTDR测量曲线
由(7.2.3)式盒图7.7可以看出AB段光纤的衰减系数为:
(, L) 1 10 lg[ p(, zA )] 2 zR zA p(, zB )
于是，不同频率的光波传输的群速度不同，由于这个原因所产生 的色散叫做材料色散。这种色散在单模中占主要地位。

发生联系。而光脉冲的根均方脉宽不仅能确切地描述光脉冲的特性，
[url=/]魔兽 sf[/url]而且还与光纤通信系统的中继距离密切相 关，在光纤通信的理论中经常用到它。
在时域范围内，光纤的冲击响应 h(t)是一个高斯波形，如图 1.2.12 所示。
冲击响应 h(t)
L 为光纤长度 (km)。 色散系数越小越好。光纤的色散系数越小，[url=/]魔兽 私服[/url]就意味着它对光脉冲的展宽越小即光纤的传输容量越大。
（3）.模场直径 d 模场直径表征单模光纤集中光能量的程度。 单模光纤的纤芯直径为 5~9 μm，它与光工作波长 1.3~1.8 μm 处于同一个数量级； 但由于光的衍射效应而无法测量出纤芯直径的精确值。此外，由于单模光纤只传输一种 模式即基模 LP01 模，但 LP01 模的场强分布并不局限在纤芯之中，会有一少部分在包层 中传输，所以单模光纤纤芯直径的概念在物理上已没有什么意义，故引入新的特性参数 模场直径 d。 可以极其粗略地认为，模场直径 d 和单模光纤的纤芯直径相近。 如 G.652 光纤的模场直径 d 为 5 ~ 9 μm，这说明在传输过程中有百分之九十五 以上的光能量，集中在直径为 5~9 μm 的光纤内部的圆柱体内传送。
式中： L 为光纤长度（km）；
Pi 为输入光功率值（W）； P0 为输出光功率值（W）。 如某光纤的衰耗系数为 α f = 0.3dB/km，光纤长度 L = 10km，则：
P
i
= 100.3 = 2
P
0
这就意味着，经过 10km 的光纤传输之后，其光功率信号减少了一半。
长度为 L 公里的光纤的衰耗值为：A =α f ּL 。 也就是说，光纤的衰耗与光纤的长度成正比关系。
(MHz)

第七章 光纤的基本特性及测试
内容提要
前言
7.1光纤的传输损耗 7.2光纤的损耗的测量 7.3光纤的色散和脉冲展宽 7.4光纤脉冲展宽的测量 7.5光纤的偏振和双折射 7.6光纤的拍长和偏振模色散测量
前言
光纤的基本特性
光纤几何参数： 1.纤芯、包层直径、不园度、偏芯率 2.数值孔径 3.折射率分布
§7.3
光纤的色散和脉冲展宽
损耗和色散是光通信传输介质的两个重要的特性参量。要实 现长距离光通信，光纤必须同时具有低的损耗和小的色散。 因为色散限制了经过光纤传输的光信号的调制光谱宽度，所 以，可以利用术语“光纤带宽”(或称带宽)来表述光纤的色 散性质。 在光纤中，色散有如下几种: (1)材料色散( n )。这就是材料本身的折射率随频率而变， 于是，不同频率的光波传输的群速度不同，由于这个原因所产生 的色散叫做材料色散。这种色散在单模中占主要地位。 (2)多模色散( m )。它是由于传输的各模之间的群速度 不同所引起的色散，这种色散仅出现在多模光纤中，又称 模式间色散。
图7.2.4 OTDR测量曲线 由(7.2.3)式盒图7.7可以看出AB段光纤的衰减系数为:
p ( , z A ) 1 10 ( , L) lg[ ] 2 zR z A p ( , z B )
（7.2.4）
图中为对数坐标，即Ps(A)=10log10p(λ,zA) ，Ps(B)=10log10p(λ,zR)，zR-zA=L，所以:
图7.1.2
光纤损耗与波长的关系
Байду номын сангаас
§7.2
光纤损耗的测量
当光束通过一定长度的光纤后，光束的能量就会衰减。损耗 这个量就表示光纤对光能的衰减能力，常用dB为单位，它定 义为:

光纤的特性
4. 1.2光纤的色散特性
色散是光纤作为传输介质的另一重要特性，色散及相应的 脉冲展宽限制了光纤的传输容量。因此，千方百计抑制、补偿 光纤的色散，是提高系统性能，实现大带宽、高速率、长距离 信号传输的关键问题。近代光纤通信的飞速发展，始终伴随着 色散问题的不断探索与解决。正是在损耗与色散两大关键问题 的突破解决之后，才实现了光纤的低损耗、大带宽、高速率、 长距离的传输特性。 1.光纤色散的概念与影响 光纤色散是指光纤对在其中传输的光脉冲的展宽特性，它是 由于光纤中传输信号的不同频率(波长)成分与不同模式成分的 群速不同而引起传输信号发生畸变的一种物理现象。 色散将使光纤中传输的无论是脉冲信号还是模拟信号均要发生 波形畸变。
图2. 6表示了单模光纤传输条件下，输人光脉冲信息、形成的脉冲 展宽及其对通信带来的严重影响后果。图2. 6(a)表示单模光纤传输 系统;图2. 6(b)表示光纤输人端输人的数码1011;图2. 6 (c)表示传输 距离L,后，由于每个脉冲展宽，“11”两脉冲波形相互搭接，已较难 分辨(易造成误码);图2. 6(d)表示传输距离L:后，脉冲展宽结果的 “1011”数码信号已完全不能分辨，通信失效。因此，为了保证通 信质量，对色散造成的脉冲展宽必须加以限制，即对光纤能传输的 最高数码率Bu.加以限制。如果输人理想矩形脉冲，其脉冲宽度△t， 则为保证传输过程中相邻脉冲间不搭接，脉冲展宽显然必须簇≤△t。 光纤中允许的最大数码率与光纤频带宽度之间的具体关系，尚同选 择的调制码型有关，留待尔后讨论。
色散的优质光纤，对增加通信容量、延长通信距离是十分重
要的
分析表明，实际光源(如半导体激光器与发光二极管)发出的
并非单一波长的光，而是以几。为中心波长的一个波谱，即
具有一定的谱线宽度。通常以光强下降到最大值一半时的谱

一、实验目的1. 了解光纤的基本结构和组成，掌握光纤的基本特性。

2. 研究光纤的传输特性，包括损耗、色散和带宽等。

3. 掌握光纤连接与测试方法，提高实验操作技能。

二、实验原理光纤是一种利用光的全反射原理进行光信号传输的介质。

它主要由纤芯、包层和护套组成。

光纤的传输特性主要取决于纤芯和包层的折射率分布。

三、实验仪器与材料1. 光纤测试仪2. 光纤连接器3. 光纤跳线4. 光源5. 光功率计6. 光纤测试软件四、实验步骤1. 光纤连接与测试（1）将光纤连接器连接到光纤跳线两端。

（2）将光纤跳线的一端连接到光源，另一端连接到光纤测试仪。

（3）使用光纤测试仪测试光纤的损耗、色散和带宽等参数。

2. 光纤损耗测试（1）调整光源输出功率，记录光纤测试仪显示的光功率。

（2）将光纤跳线插入测试仪，再次记录光功率。

（3）计算光纤损耗：损耗 = (P1 - P2) / P1，其中P1为光源输出功率，P2为光纤输出功率。

3. 光纤色散测试（1）使用不同波长的光源，如850nm和1310nm，进行测试。

（2）记录光纤测试仪显示的光功率。

（3）计算光纤色散：色散= (ΔP1 - ΔP2) / Δλ，其中ΔP1和ΔP2分别为不同波长下的光纤损耗，Δλ为波长差。

4. 光纤带宽测试（1）使用不同频率的信号源，如10GHz和20GHz，进行测试。

（2）记录光纤测试仪显示的光功率。

（3）计算光纤带宽：带宽 = (P2 - P1) / P1，其中P1为低频信号下的光纤损耗，P2为高频信号下的光纤损耗。

五、实验结果与分析1. 光纤损耗测试结果显示，实验所用光纤的损耗在1.5dB/km左右。

2. 光纤色散测试结果显示，实验所用光纤的色散在0.1ps/nm·km左右。

3. 光纤带宽测试结果显示，实验所用光纤的带宽在20GHz左右。

六、实验结论1. 通过实验，我们了解了光纤的基本结构和组成，掌握了光纤的基本特性。

2. 光纤的损耗、色散和带宽等参数对光纤传输性能具有重要影响。

光纤的基本特性衰耗、色散1、光纤的损耗光纤的衰减或损耗是一个非常重要的、对光信号的传播产生制约作用的特性。

光纤的损耗限制了没有光放大的光信号的传播距离。

光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种损耗。

1）吸收损耗光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收。

a:红外和紫外吸收损耗光纤材料组成的原子系统中，一些处于｛氐能的电子会吸收光波能量而跃迁到高能级状态，这种吸收的中心波长在紫外的0.16μm处，吸收峰很强，其尾巴延伸到光纤通信波段，在短波长区，吸收峰值达ldB/km,在长波长区则小得多，约O.O5dB∕km.在红外波段光纤基质材料石英玻璃的Si-O键因振动吸收能量，这种吸收带损耗在9.1μm,12.5μm及21μm处峰值可达IOdB∕km以上,因此构成了石英光纤工作波长的上限。

红外吸收带的带尾也向光纤通信波段延伸。

但影响小于紫外吸收带。

在λ=L55μm时，由红外吸收引起的损耗小于0.01dB∕kmβb:氢氧根离子（OH-）吸收损耗在石英光纤中，O-H键的基本谐振波长为2.73μm,与Si-O键的谐振波长相互影响，在光纤的传输频带内产生一系列的吸收峰，影响较大的是在1.39、1.24及0.95μm波长上，在峰之间的低损耗区构成了光纤通信的三个传输窗口。

目前,由于工艺的改进,降低了氢氧根离子（OH-）浓度，这些吸收峰的影响已很小。

c:金属离子吸收损耗光纤材料中的金属杂质，如：金属离子铁（Fe3+）、铜（Cu2+）、镒（Mn3+）、镇（Ni3+）、钻（Co3+）、铭（Cr3+）等,它们的电子结构产生边带吸收峰（0.5~Llμm）,造成损耗。

现在由于工艺的改进，使这些杂质的含量低于10-9以下，因此它们的影响已很小。

在光纤材料中的杂质如氢氧根离子（OH・）、过渡金属离子（铜、铁、铭等）对光的吸收能力极强，它们是产生光纤损耗的主要因素。

因此要想获得低损耗光纤，必须对制造光纤用的原材料二氧化硅等进行十分严格的化学提纯，使其纯度达99.9999%以上。

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6. 2 量规R口公差带
• 制造公差和通规公差带位置要素Z是综合考虑了量规的制造工艺水平 和一定的使用寿命，按工件的基本尺寸、公差等级给出的。具体数值 见表6.1。
• 2.验收号规
• 检验部门或用户验收产品时所用的量规。在量规国家标准中，没有单 独规定验收量规的公差带，但规定了量规的使用顺序。
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6. 3 量规设计
• (2)计算工作量规的极限偏差 • ①φ20 H7孔用塞规 • 通规 上偏差=EI+Z+T/2=0+0.0034+0.0012=+0.0046(mm) • 下偏差=EI+Z-T/2=0+0.0034-0.0012=+0.0022(mm) • 磨损极限=EI=0 • 止规 上偏差=ES=+0.0021mm • 下偏差=ES-T=0.021-0.0024=+0.0186(mm)
• 必须指出，只有在保证被检验工件的形状误差不致影响配合性质的前 提下，才允许使用偏离极限尺寸判断原则的量规。
• 选用量规结构型式时,必须考虑工件结构、大小、产量和检验效率等, 图6. 3给出了量规的型式及其应用。
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6. 3 量规设计
• 2.量规极限偏差的计算
• 例6. 1计算φ20H7/f6孔、轴用工作量规的极限偏差 • 解:首先确定被测孔、轴的极限偏差。查第2章极限与配合标准，φ20
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4.1
• 上两式表明，影响光纤系统传输、透过性能的是总损耗。若仅从进入 光纤的光功率考虑计算，即将光纤内的衰减与系统中的耦合损耗分开，
• 在科学研究与工程实用中，通常用对数分贝的标度来定义、计算光纤 的损耗(衰减)。如光纤长度为L，输入光功率为Pin，输出光功率为 Pout，则损耗是量度输出与输入光功率比Pout/Pin 用对数分贝标度方法，则光纤的损耗(衰减)系数A可以用如下单位长 度( km )光纤光功率衰减的分贝数来定义：

（3）调整信号发生器的输出功率和频率。
（4）记录光纤测试仪显示的输出功率和传输时间。
（5）将光衰减器连接到光纤跳线的另一端。
（6）调整光衰减器的衰减值。
（7）记录光纤测试仪显示的输出功率和传输时间。
（8）计算光纤的色散。
五、实验数据与分析
1. 光纤跳线损耗
测试结果：跳线损耗为0.5dB。
2. 光纤传输损耗
（3）调整信号发生器的输出功率。
（4）记录光纤测试仪显示的输出功率。
（5）将光衰减器连接到光纤跳线的另一端。
（6）调整光衰减器的衰减值。
（7）记录光纤测试仪显示的输出功率。
（8）计算光纤的传输损耗。
3. 测量光纤色散
（1）将信号发生器连接到光纤测试仪的输入端口。
（2）将光纤跳线连接到信号发生器和光纤测试仪的输出端口。
3. 光功率计
4. 光衰减器
5. 光纤连接器
6. 信号发生器
7. 示波器
四、实验步骤
1. 测试光纤跳线损耗
（1）将光纤跳线插入光纤测试仪的输入端口。
（2）调整测试仪的测试模式为“跳线损耗”。
（3）记录测试仪显示的跳线损耗值。
2. 测量光纤传输损耗
（1）将信号发生器连接到光纤测试仪的输入端口。
（2）将光纤跳线连接到信号发生器和光纤测试仪的输出端口。
1. 实验过程中，注意安全操作，避免设备损坏。
2. 测量时，确保光纤连接牢固，避免信号泄露。
3. 实验数据应准确记录，以便后续分析。
4. 实验过程中，注意观察现象，分析实验结果。
通过本次实验，我们不仅掌握了光纤特性测量的方法，还提高了对光纤技术的认识。在今后的学习和工作中，我们将继续关注光纤技术的发展，为我国光纤通信事业贡献力量。

光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括光纤的损耗特性，色散特性和非线性效应。

光纤的损耗特性*************************************************************概念：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加光功率逐渐下降。

衡量光纤损耗特性的参数：光纤的衰减系数〔损耗系数〕，定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位为dB／km。

其表达式为：式中求得波长在λ 处的衰减系数； Pi 表示输入光纤的功率， Po 表示输出光功率， L 为光纤的长度。

（1）光纤的损耗特性曲线•损耗直接关系到光纤通信系统的传输距离，是光纤最重要的传输特性之一。

自光纤问世以来，人们在降低光纤损耗方面做了大量的工作，1.31μm光纤的损耗值在0．5dB/km以下，而1.55μm的损耗为0.2dB/km以下，接近了光纤损耗的理论极限。

总的损耗随波长变化的曲线，叫做光纤的损耗特性曲线—损耗谱。

•从图中可以看到三个低损耗“窗口〞：850nm波段—短波长波段、1310nm波段和1550nm波段—长波长波段。

目前光纤通信系统主要工作在1310nm波段和1550nm波段上。

（2）光纤的损耗因素光纤损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗，还有来自光纤结构的不完善。

这些损耗又可以归纳以下几种：1、光纤的吸收损耗光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的，把光能以热能的形式消耗于光纤中，是光纤损耗中重要的损耗。

包括：本征吸收损耗；杂质离子引起的损耗；原子缺陷吸收损耗。

2、光纤的散射损耗光纤部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。

散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纤材料部的密度和成份变化而引起的。

物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀，这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。

光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。

另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以与掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。

11.2 光纤的传输特点
由于光纤是一种传输媒介,它可以像一般铜缆线,传送电话通话或电脑数据等资料,所不同的 是,光纤传送的是光信号而非电信号，光纤传输具有同轴电缆无法比拟的优பைடு நூலகம்而成为远距离 信息传输的首选设备。因此,光纤具有很多独特的优点。
（1）传输损耗低 损耗是传输介质的重要特性，它只决定了传输信号所需中继的距离。 （2）传输频带宽 光纤的频宽可达1GHz以上。 （3）抗干扰性强 光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电 波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤其是强电干扰。 （4）安全性能高 光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤无法像电缆一样进行窃 听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此安全性更强。 （5）重量轻，机械性能好 光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会 因为芯数增加而成倍增长，而电缆的重量一般都与外径成正比。 （6）光纤传输寿命长，普通视频线缆最多10-15年，光缆的使用寿命长达30-50年。

光纤的特点及其原理介绍光纤是一种通过光信号进行信息传输的传输介质，具有以下特点：1.高带宽：光纤传输带宽远远高于传统的铜质电缆，可以同时传输大量的数据信号。

2.长传输距离：光纤传输的衰减非常小，在传输距离上远大于铜质电缆，可以覆盖更广泛的区域。

3.抗干扰能力强：光纤传输不受电磁干扰影响，可以在高电压、强电场和强磁场等环境下稳定传输。

4.体积小、重量轻：与传统的铜质电缆相比，光纤可以大大减少传输设备的体积和重量，方便安装和维护。

5.安全性高：光纤传输的光信号难以窃听和干扰，提供了更高的传输安全性。

6.灵活性好：光纤具有较大的弯曲半径和柔韧性，可以适应复杂的网络布线环境。

光纤传输的基本原理是基于光的全反射效应。

光是一种电磁波，在光密介质（如玻璃）与光疏介质（如空气）之间传播时，当入射角大于临界角时，光会发生全反射，完全被反射回原介质内部。

光纤由两部分构成：光纤芯和包层。

光纤芯是传输光信号的中心部分，一般由高纯度的玻璃或塑料制成。

包层则是用来反射光信号的辅助层，一般由折射率较低的材料制成。

光纤传输的过程如下：1.发光器：发光器将电信号转化为光信号，发射到光纤芯中。

2.光信号传输：光信号沿着光纤内部的纤芯进行传输，通过不断发生全反射而在光纤中保持传播。

3.接收器：光信号到达目的地后，通过接收器将光信号转化为电信号。

在光纤传输过程中，还存在着一些衰减和失真的现象，主要包括：1.光衰减：光信号在光纤中传播时会发生衰减，衰减主要由光纤本身的材料和结构等因素引起。

2.线性色散：不同频率的光信号在光纤中传输速度不同，导致信号畸变。

3.模式间色散：由于纤芯的不规则形状，不同传输模式的光信号传播速度不同，也会导致信号畸变。

为了克服这些问题，光纤传输系统中通常会采用增强技术，如：1.信号放大器：使用光放大器对衰减的光信号进行放大，使其能够更远距离传输。

2.色散补偿：通过在光纤中引入特定的材料和结构，减少线性和模式间色散，保持信号的准确传输。

一、实验目的本次实验旨在了解光纤的基本特性，包括其结构、光学特性、传输特性和应用领域。

通过实验，掌握光纤的耦合、传输损耗、色散等关键参数，并了解光纤在实际通信系统中的应用。

二、实验原理光纤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。

光纤具有低损耗、高带宽、抗电磁干扰等优点，广泛应用于通信、传感、医疗等领域。

三、实验仪器与材料1. 光纤耦合器2. 光纤连接器3. 光功率计4. 光源5. 光纤测试平台6. 计算机及测试软件四、实验内容1. 光纤耦合实验（1）将光纤连接器连接到光纤耦合器上，确保连接牢固。

（2）将光源连接到光纤耦合器的一端，另一端连接光纤测试平台。

（3）使用光功率计测量光源输出功率和接收到的功率。

（4）分析耦合效率，计算耦合损耗。

2. 光纤传输损耗实验（1）将光纤连接器连接到光纤耦合器上，确保连接牢固。

（2）将光源连接到光纤耦合器的一端，另一端连接光纤测试平台。

（3）调整光源输出功率，使接收到的功率在光功率计的测量范围内。

（4）记录不同距离处的接收功率，计算光纤传输损耗。

3. 光纤色散实验（1）将光纤连接器连接到光纤耦合器上，确保连接牢固。

（2）将光源连接到光纤耦合器的一端，另一端连接光纤测试平台。

（3）使用光频谱分析仪测量不同波长处的光功率。

（4）分析光纤的色散特性，计算色散参数。

4. 光纤应用实验（1）搭建光纤通信系统，包括光发射模块、光纤、光接收模块和终端设备。

（2）调整系统参数，确保通信质量。

（3）测试通信系统的性能，如误码率、传输速率等。

五、实验结果与分析1. 光纤耦合实验耦合效率为80%，耦合损耗为3.5dB。

2. 光纤传输损耗实验在1km距离内，光纤传输损耗为0.2dB/km。

3. 光纤色散实验单模光纤的色散参数为0.1ps/nm·km。

4. 光纤应用实验通信系统误码率为10^-9，传输速率为10Gbps。

六、结论通过本次实验，我们掌握了光纤的基本特性，包括耦合、传输损耗、色散等。

光纤的分类和特点光纤是一种基于光波传输原理的高速通信技术，在其应用领域中广泛使用。

为了更好地了解光纤，我们需要对其分类和特点进行详细的了解。

光纤分类:1.单模光纤:单模光纤是由一条非常细的玻璃纤维组成，可以将光波从一端传输到另一端。

单模光纤主要通过单一的光波模式进行传输，使其可以在长距离传输的同时，保持较低的信号损耗和干扰。

单模光纤适用于远距离的高速光通信，以及高精度传感器等需要高精度光学传输的场合。

2.多模光纤:多模光纤也是由玻璃纤维组成，但相对于单模光纤，多模光纤内包含的光波模式更多。

在短距离高速通信领域中，多模光纤通常被用作数据中心的连接和千兆以太网等数据传输。

多模光纤的光纤芯直径更大，光波的传播距离也更短，但其也具有较低的材料成本和易于安装的优点。

3.塑料光纤:根据其名称，塑料光纤是由塑料材料制成的光导纤维，其光学传输性能略逊于玻璃光纤。

因此，塑料光纤适用于较短距离的低速光通信，例如车辆电气系统的传感器和灯光控制等。

塑料光纤通常以耐压、耐热、抗紫外线等特性作为排障需求支持，同时其也具有良好的柔性和低成本的优点。

光纤特点:1.稳定:光纤轻便、紧凑、柔韧、释放热量速度慢，不易烧坏。

2.耐腐蚀:在通常使用条件下，光纤不会腐蚀。

3.大容量:光纤传输的信息量很大，因此它可以传输大量数据和图像，具有较高的传输速率。

4.抗干扰:光纤信号不受外界干扰，如雷电、电磁干扰、辐射干扰以及其他干扰，因此具有可靠性高等优点。

5.安全:光纤信号的传输是通过光波来实现的，没有电流存在，没有电磁辐射和电磁污染，不会对人体产生危害。

总之，光纤通信技术相比其他传输媒介在传输距离、可靠性、抗干扰等方面有着明显的优势。

在现代高速通信领域中，光纤是一种非常重要的技术，不论是单模光纤、多模光纤，还是塑料光纤，都为现代通信网络的建设提供了有力的支持。

目录1．光纤的基本知识 (2)1．1单模光纤和多模光纤 (2)1．2 光纤应用频率使用概况 (2)1．3 常用单模光纤类型及特点 (3)2．光纤传输特性 (4)2．1 光纤损耗 (4)2．2 色散 (5)2．3 光纤的非线性效应 (7)3．新的光纤类型 (8)1．光纤的基本知识本节简要介绍光纤的基本知识。

1．1单模光纤和多模光纤1．G.652（普通单模光纤）也称为色散非位移单模光纤，可以应用于1310nm波长和1550nm波长窗口的区域。

在1310nm窗口区域有近似于零的色散，在1550nm窗口损耗最低，但是具有17ps/km•nm的色散值。

当G.652光纤应用于1310nm窗口时，仅适用于SDH系统；当G.652光纤应用于1550nm窗口时，适用于SDH系统和DWDM系统，如果单通道速率大于2.5Gbit/s，需要进行色散补偿。

2．G.653（色散位移单模光纤）该类型光纤在1550nm窗口同时获得最低损耗和最小色散值。

因此，主要运用于1550nm窗口。

适用于高速、长距的单波长通信系统。

但是采用DWDM技术时，在零色散波长区将出现严重的四波混频非线性问题，导致复用信道光信号能量的衰减以及信道串扰。

3．G.655（非零色散位移单模光纤）该类型光纤在1550nm窗口的光纤色散的绝对值不为零并处于某个范围内，保证该窗口处具有最低损耗和较小的色散值。

适用于高速、长距的光通信系统。

同时，由于非零色散值抑制了非线性四波混频对DWDM系统的影响，因此，该类型光纤主要用于DWDM系统。

2．光纤传输特性2．1 光纤损耗功率传输损耗是光纤最基本和最重要的参数之一。

由于光纤损耗的存在，光纤中传输的光功率将随传输距离的增加按指数衰减。

1．光纤损耗的产生以及低损窗口光纤损耗主要包括两个方面：（1）来自光纤本身的损耗，包括光纤材料本身的固有吸收损耗、材料中的杂质吸收损耗（尤其是残留在光纤内的OH-成分导致的损耗）、瑞利散射损耗以及由于光纤结构不完善引起的散射损耗。

光纤特性及传输实验光纤是一种能够将光信号传输的纤维材料，由于其具有高带宽、低衰减等优点，广泛应用于通信、医疗、工业等领域。

本文将介绍光纤的特性以及光纤传输实验。

首先，光纤具有以下几个重要特性：1. 高带宽：光纤的传输速度非常快，可以达到光速的70%以上，因此能够传输大量的数据。

2. 低衰减：光纤的衰减很小，一般在每公里0.2-0.5 dB以内，因此信号的传输损失较小，可以实现长距离的传输。

3. 抗干扰能力强：光纤的信号传输是通过光的全内反射实现的，不会受到电磁干扰的影响，因此具有较高的抗干扰能力。

4. 安全性高：光信号传输不会产生电磁辐射，不易被窃听，因此具有较高的安全性。

光纤传输实验是通过实际操作来验证光纤的传输性能和特性。

下面将介绍一种常见的光纤传输实验方法。

实验材料：1. 光纤：可以使用单模光纤或多模光纤，长度约为几十米至几百米。

2. 光源：可以使用激光器或LED作为光源。

3. 接收器：用于接收光信号的光电二极管或光电探测器。

4. 信号发生器：用于产生测试信号。

实验步骤：1. 将光纤的一端连接到光源，另一端连接到接收器。

2. 设置信号发生器的输出信号，并将信号输入到光源端。

3. 观察接收器的输出信号，并记录下来。

4. 改变光纤的长度、弯曲程度等条件，再次观察并记录输出信号。

5. 根据实验记录，分析光纤在不同条件下的传输性能。

实验结果分析：通过实验可以得到光纤在不同条件下的传输结果。

例如，当光纤长度增加时，输出信号的衰减程度会增加；当光纤弯曲程度增加时，输出信号的衰减程度也会增加。

这些结果验证了光纤的低衰减特性以及对弯曲的敏感性。

此外，实验还可以验证光纤的带宽特性。

可以通过改变信号发生器的频率，观察输出信号的变化。

当信号频率增加时，输出信号的衰减程度会增加，说明光纤的传输带宽有限。

总结：光纤具有高带宽、低衰减、抗干扰能力强和安全性高等特性，在实际应用中具有广泛的应用前景。

通过光纤传输实验，可以验证光纤的传输性能和特性，为光纤通信的设计和应用提供参考。

光纤的特点光纤是一种用来传输信息的技术，它具有独特的特性和优势。

在现代通信和网络领域，光纤已经成为一种广泛应用的传输媒介。

本文将详细介绍光纤的特点及其在通信和网络中的重要性。

一、高传输速度光纤具有高传输速度的主要特点。

相比传统的电信号传输方式，光纤能够以光速进行信息传输。

光速约为每秒30万公里，远远高于电信号的传输速度。

这意味着通过光纤传输的信息可以实现更快的传输速度，用户可以更快地接收到数据和信息。

二、大传输能力光纤的另一个重要特点是其具有大传输能力。

由于光纤内部采用光的传输，相比于传统的铜线传输方式，光纤能够提供更大的带宽。

带宽是指在单位时间内可以传输的数据量，而光纤的带宽远远高于铜线。

这意味着通过光纤传输的信息可以更高效地传递，并且能够满足大量数据的传输需求。

三、低损耗光纤的特点之一是其低损耗。

相对于铜线传输方式，光纤传输的信号几乎没有衰减。

在光纤内传输的光信号会在光纤的内壁上不断地反射，这样信号的衰减十分微小。

这使得光纤能够传输信号的距离更远，传输的质量更高。

四、抗干扰性强光纤的另一个重要特点是其抗干扰性强。

由于光纤内部采用光的传输，光信号不会受到外部电磁干扰的影响。

相比于铜线传输方式，光纤传输的信号更加稳定可靠，不容易受到外界因素的影响。

这使得光纤成为一种理想的传输媒介，尤其适用于在工业环境或电磁辐射强的地方进行信息传输。

五、安全性高光纤的特点之一是其安全性高。

由于光纤传输的是光信号而非电信号，光纤内部几乎没有电磁辐射。

这意味着光纤传输的信息可以在安全性要求较高的环境中使用，如军事通信和政府机构等。

此外，光纤的信息传输也不容易被窃听，提供了更高的信息安全性。

六、耐腐蚀和环保光纤的另一个特点是其耐腐蚀和环保性。

光纤主要由二氧化硅等无机材料制成，具有良好的抗腐蚀性能。

相比之下，传统的铜线容易受到氧化和腐蚀的影响。

此外，光纤的材料可回收再利用，不会产生污染，对环境保护具有较好的意义。

综上所述，光纤具有高传输速度、大传输能力、低损耗、抗干扰性强、安全性高、耐腐蚀和环保等特点。