光纤光学-光纤特性

光纤通信中光纤特性分析光纤通信技术自1970年在我国开始用于通信传输，发展到现在只有短短的三十年时间，但是却已经取得了极其惊人的发展。

由于光纤通信较之其他通信方式具有通信容量大、中继距离长、保密性好且适应能力强等优点，且是选用带宽极宽的光波作为传送信息的载体，为光纤通信技术在我国的推广和使用提供了必要的前提条件。

为了能够更好的认识光纤通信技术，让光纤通信技术向着更高水平的、更高阶段的方向发展，我们可以从光纤的几个特性开始入手。

经过多年的研究和发展，相关工作人员发现光纤的特性主要体现在三个方面，分别是在几何方面的特性、光学方面的特性与传输方面的特性，这三方面特性中又有着极具代表性的特性，分别是非线性特性、色散以及衰耗系数。

一、光纤通信技术第一，光纤通信技术的概述。

从光纤通信的组成结构上来看，主要是由光纤、光源和光检测器这三种通信的基本物质要素构成的，由于是以一种光导纤维为传输媒介的“有线”光通信，所以又可以称之为光导纤维通信。

其中光纤又是包含了内芯和包层两个主要部分。

内芯一般为几十微米直至几微米，所占用的体积非常小，而外面层主要是起保护光纤的作用，因为光纤通信系统所使用的光缆不同于普通的使用单根的光纤的光缆，它使用的是由许多光纤聚集在一起的组成的一组光缆，很有效的杜绝了信息在传播过程中出现信息泄露的现象。

其中在实际应用中，不仅根据光纤自身的制造工艺进行分类，还可以按照光纤的组成材料和光学特性进行分类。

总之，光纤通信技术在我国的发展正在不断的完善过程中。

第二，光纤通信技术的特点：首先是拥有相比于铜线或电缆的极宽频带和超大容量的通信存储空间，科学技术快速发展的今天，我们已经能够使用密集波分复用技术最大化地增添了了光纤的传输容量，解决因终端设备的电子瓶颈效导致光纤自身的巨大优势未被使用的问题，尤其是对于单波长光纤通信系统。

然后是合适的长中继距离，传输损耗比其它任何传输介质的损耗都要低出很多，而且如果将来能够采用非石英系统极低损耗光纤，将让光纤通信技术的低损耗更上一层楼。

光纤的特点及其原理介绍光纤的特点及其原理介绍光是一种电磁波，可见光部分波长范围是：390～760nm(纳米)。

大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。

光纤中的应用有三种：850nm，1310nm，1550nm。

下面是店铺给大家整理的光纤的特点，希望能帮到大家！光纤的特点（1）通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20THz。

采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。

目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。

光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。

因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。

（2）信号串扰小、保密性能好；（3）抗电磁干扰、传输质量佳，电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。

（4）光纤尺寸小、重量轻，便于敷设和运输；（5）材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。

（6）无辐射，难于窃听，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。

（7）光缆适应性强，寿命长。

（8）质地脆，机械强度差。

（9）光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。

（10）分路、耦合不灵活。

（11）光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）（12）有供电困难问题。

利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。

由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光—光纤通信。

结构原理光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。

内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.1～0.2mm。

一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1%。

根据光的折射和全反射原理，当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。

传输优点直到1960年，美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器后，为光通讯提供了良好的光源。

随后二十多年，人们对光传输介质进行了攻关，终于制成了低损耗光纤，从而奠定了光通讯的基石。

光纤的光学特性实验报告光纤的光学特性实验报告引言：光纤是一种用于传输光信号的细长柔软的玻璃或塑料线材。

它具有高速传输、大容量、抗干扰等优点，在通信、医学、工业等领域得到广泛应用。

本实验旨在探究光纤的光学特性，了解其传输特性、损耗和色散等参数。

一、实验原理光纤的传输原理是基于全反射的现象。

当光线从光密度较高的介质射入光密度较低的介质时，会发生全反射。

光纤由两部分组成：芯和包层。

芯是光的传输通道，包层则用于保护芯。

光纤的传输特性与芯和包层的折射率有关。

二、实验设备和材料1. 光纤：包括单模光纤和多模光纤。

2. 光源：如激光器或LED。

3. 光功率计：用于测量光纤的光功率。

4. 光纤衰减器：用于调节光纤的损耗。

5. 光纤色散分析仪：用于测量光纤的色散。

三、实验步骤1. 准备工作：将实验设备连接好，确保光源的稳定输出和光功率计的准确测量。

2. 测量光纤的损耗：将光纤连接到光源和光功率计之间，记录不同长度下的光功率值，并计算损耗。

3. 测量光纤的色散：将光纤连接到光源和光纤色散分析仪之间，调节光纤的长度，记录不同长度下的色散值。

四、实验结果与分析1. 光纤的损耗：根据测量数据，绘制光功率与光纤长度的关系曲线。

从曲线中可以观察到光纤的损耗随着长度的增加而增加，这是由于光纤材料的吸收和散射引起的。

同时，可以计算出单位长度的损耗值，评估光纤的传输质量。

2. 光纤的色散：根据测量数据，绘制色散值与光纤长度的关系曲线。

色散是指光信号在光纤中传输过程中不同波长的光速度差异引起的现象。

从曲线中可以观察到色散值随着光纤长度的增加而增加，这是由于光纤的折射率剖面引起的。

通过计算色散系数，可以评估光纤对不同波长光信号的传输性能。

五、实验结论通过本实验，我们了解到光纤的光学特性与其折射率、长度等因素密切相关。

光纤的损耗和色散是影响光纤传输质量的重要参数。

在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的光纤类型和长度，以达到最佳的传输效果。

一、实验目的1. 了解光纤的基本结构和特性。

2. 掌握光纤通信的基本原理。

3. 学习光纤连接和测试的基本方法。

4. 熟悉光纤通信系统中的关键器件。

二、实验原理光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的技术。

其基本原理是利用光的全反射原理，将光信号从光纤的一端传输到另一端。

光纤具有低损耗、宽带宽、抗干扰等优点，是现代通信系统中的重要传输介质。

三、实验仪器与设备1. 光纤测试仪2. 光纤跳线3. 光纤耦合器4. 光源5. 光功率计6. 光纤连接器四、实验内容1. 光纤基本特性测试（1）光纤衰减测试：使用光纤测试仪测量光纤的衰减系数，并与理论值进行比较。

（2）光纤带宽测试：使用光纤测试仪测量光纤的带宽，分析其传输性能。

（3）光纤连接损耗测试：使用光纤跳线和连接器，连接两根光纤，测量连接损耗。

2. 光纤通信系统搭建（1）搭建光纤通信系统，包括发送端、接收端、光纤、光模块等。

（2）使用光源和光功率计测试系统性能，分析系统中的损耗和噪声。

3. 光纤通信系统测试（1）测试系统传输速率，分析其性能。

（2）测试系统误码率，分析其抗干扰能力。

（3）测试系统稳定性，分析其长期运行性能。

五、实验结果与分析1. 光纤基本特性测试结果（1）光纤衰减测试：实验测得光纤的衰减系数为0.18dB/km，与理论值0.2dB/km基本一致。

（2）光纤带宽测试：实验测得光纤的带宽为20GHz，满足系统传输需求。

（3）光纤连接损耗测试：实验测得连接损耗为0.5dB，符合预期。

2. 光纤通信系统搭建与测试结果（1）系统传输速率：实验测得系统传输速率为1.5Gbps，满足设计要求。

（2）系统误码率：实验测得系统误码率为10^-9，说明系统抗干扰能力强。

（3）系统稳定性：实验测得系统运行稳定，长期性能良好。

六、实验结论1. 光纤具有低损耗、宽带宽、抗干扰等优点，是现代通信系统中的重要传输介质。

2. 光纤通信系统性能良好，满足设计要求。

3. 通过实验，掌握了光纤基本特性测试、光纤通信系统搭建与测试方法。

光纤原理：光纤实际是指由透明材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯中传播前进的媒体。

一般是由纤芯、包层和涂敷层构成的多层介质结构的对称圆柱体。

光纤有两项主要特性：即损耗和色散。

光纤每单位长度的损耗或者衰减（dB/km），关系到光纤通信系统传输距离的长短和中继站间隔的距离的选择。

光纤的色散反应时延畸变或脉冲展宽，对于数字信号传输尤为重要。

每单位长度的脉冲展宽（ns/km），影响到一定传输距离和信息传输容量。

光纤的结构：光纤的结构：纤芯材料的主体是二氧化硅，里面掺极微量的其他材料，例如二氧化锗、五氧化二磷等。

掺杂的作用是提高材料的光折射率。

纤芯直径约5~~75μm。

光纤外面有包层，包层有一层、二层（内包层、外包层）或多层（称为多层结构），但是总直径在100~200μm上下。

包层的材料一般用纯二氧化硅，也有掺极微量的三氧化二硼，最新的方法是掺微量的氟，就是在纯二氧化硅里掺极少量的四氟化硅。

掺杂的作用是降低材料的光折射率。

这样，光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。

两者席位的区别，保证光主要限制在纤芯里进行传输。

包层外面还要涂一种涂料，可用硅铜或丙烯酸盐。

涂料的作用是保护光纤不受外来的损害，增加光纤的机械强度。

光纤的最外层是套层，它是一种塑料管，也是起保护作用的，不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。

光纤的折射率：光纤的结构一般用折射率沿光纤径向的分布函数来表征，这种分布函数成为光纤的折射率刨面。

在圆柱坐标系（λ、Φ、z）中n（λ）来表示。

在理论分析中，折射率剖面n(r)就是光纤的数学模型：对于单包层光纤，纤芯直径为d，设纤芯轴心处的折射率n(0)=n1，包层折射率为n2,为了简略地表示的剖面特征，引入纤芯包层相对折射率差作为剖面参数Δ，其中定义为n1 2 ─n22 n1─ n2Δ = ──────≈─────2 n1 2 n1射线理论认为，光在光纤中传播主要是依据全反射原理。

光纤几何性能及光学性能第一篇：光纤几何性能及光学性能光纤的几何及光学性能1.光纤概述光纤是光波传输的介质，是由介质材料构成的圆柱体，分为芯子和包层两部分。

光波沿芯子传播。

在实际工程应用中，光纤是指由预制棒拉制出纤丝经过简单被复后的纤芯，纤芯再经过被复，加强和防护，成为能够适应各种工程应用的光缆。

光波在光纤中的传播过程是一个复杂的电磁场的边界问题，一般来说，光纤芯子的直径要比传播光的波长高几十倍以上，因此利用几何光学的方法定性分析是足够的，而且对问题的理解也很简明、直观。

当一束光纤投射到两个不同折射率的介质交界面上时，发生折射和反射现象。

对于多层介质形成的一系列界面，若折射率n1＞n2＞n3…＞nm，则入射光线在每个界面的入射角逐渐加大，直到形成全反射。

由于折射率的变化，入射光线受到偏转的作用，传播方向改变。

光纤由芯子、包层和套层组成。

套层的作用是保护光纤，对光的传播没有什么作用。

芯子和包层的折射率不同，其折射率的分布主要有两种形式：连续分布型（又称梯度分布型）和间断分布型（又称阶跃分布型）。

当入射光经过光纤端面的折射后进入光纤，除了与轴向方向一致的光沿直线传播外，其余的光线则投射到芯子和包层的交界面：一种在界面形成全反射，这些光线将与光轴保持不变的夹角，呈锯齿状无损耗地在光纤芯子内向前传播，称之为传播光；另外一种在界面处只有一部分形成反射，还有一部分折射进入包层，最后被套层吸收，反射的光线再次到达界面时又会有一部分损耗，因而不能传播，称为非传播光。

因此，光纤芯子和包层的折射率及折射率的分布与光纤的转播特性有密切关系。

2.光纤几何尺寸参数光纤的尺寸参数是光纤的最基本的标准化参数。

尺寸参数除了对光纤的光传输、机械等性能有影响外，它们还对光纤的连接损耗的大小起着至关重要的作用。

例如，单纤接续则要求被接光纤纤芯尺寸参数相同，但是光纤带的接续则要用光1 纤外径作为纤芯对准的参数，故要求光纤的外径应均匀一致。

光纤光学知识点总结第一部分：光的基本特性1. 光的波动特性光是一种电磁波，具有波动和粒子性质。

其中，波动特性表现为光波具有波长、频率、振幅和相位等特性，而粒子性质表现为光子是光的基本粒子，具有动量和能量。

2. 光的传播方式光的传播方式主要有直线传播和曲线传播两种。

直线传播是指光在均匀介质中以直线传播的方式进行传播，而曲线传播是指光在非均匀介质中因受到折射、反射等影响而沿曲线传播。

3. 光的衍射和干涉光的衍射是指光波在遇到缝隙或障碍物时产生偏折现象，而干涉是指两束光波相遇时产生互相干涉的现象。

衍射和干涉是光波的特有现象，是光学研究中重要的现象之一。

第二部分：光纤的基本结构和工作原理1. 光纤的基本结构光纤由芯、包层和外被组成。

其中，芯是光信号传输的核心部分，包层是为了保护芯而设置的，而外被则是为了保护整根光纤而设置的。

2. 光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括色散、衰减和非线性失真等。

其中，色散是指不同波长的光波由于折射率的不同而产生的传输延迟差异，衰减是指光在传输过程中能量的损失，而非线性失真是指光波在非线性介质中传输时产生的波形失真现象。

3. 光纤的工作原理光纤的工作原理主要包括全内反射、多模传输和单模传输等。

其中，全内反射是指光在光纤中由于折射率不同而产生的全内反射现象，多模传输是指光纤中可以传输多个模式的光信号，而单模传输是指光纤中只能传输一个模式的光信号。

第三部分：光纤的应用领域1. 通信领域光纤在通信领域有着广泛的应用，主要包括长途通信、城域通信、局域通信和家庭通信等。

其中，长途通信是指利用光纤进行跨国、跨洲的通信传输，城域通信是指利用光纤进行城市范围内的通信传输，局域通信是指利用光纤进行企业或园区内的通信传输，而家庭通信是指利用光纤进行家庭内部的通信传输。

2. 医疗领域光纤在医疗领域有着广泛的应用，主要包括内窥镜、激光治疗和医学影像等。

其中，内窥镜是指利用光纤传输光源，使医生可以在体内进行观察和手术，激光治疗是指利用光纤传输激光能量进行疾病治疗，而医学影像是指利用光纤传输光源，进行医学图像的采集和传输。

光纤—搜狗百科光纤光及其特性：1.光是一种电磁波可见光部分波长范围是：390~760nm(纳米)。

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：850nm，1310nm，1550nm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。

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，只是在某个角度范围内的入射光才可以。

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：光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。

但对于有线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。

光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。

（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。

（2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。

光纤光学第三版第一章：光纤光学的基本概念光纤光学是一门研究光在纤维中传播和控制的学科。

随着信息技术的发展，光纤光学在通信、传感、医疗等领域得到了广泛的应用。

本章将介绍光纤光学的基本概念，包括光的传播特性、光纤的结构和制备方法等。

1.1 光的传播特性光是一种电磁波，具有波粒二象性。

在光纤中，光的传播遵循光的折射定律和反射定律。

光在光纤中的传播速度取决于光的频率和光纤的折射率。

1.2 光纤的结构光纤是由芯、包层和包覆层组成的。

芯是光信号传输的核心部分，包层用于控制光的传播，包覆层用于保护光纤。

光纤的结构对光的传播特性有重要影响。

1.3 光纤的制备方法光纤的制备方法包括拉制法、外延法和化学气相沉积法等。

拉制法是目前最常用的方法，它通过加热和拉伸光纤预制材料来制备光纤。

第二章：光纤的传输特性光纤的传输特性是指光在光纤中传播过程中的损耗、色散和非线性效应等。

本章将介绍光纤的传输特性及其对光信号传输的影响。

2.1 光纤的损耗光纤的损耗是指光在光纤中传播过程中能量的损失。

主要包括吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗等。

降低光纤的损耗是提高光纤传输效率的关键。

2.2 光纤的色散光纤的色散是指光在光纤中传播过程中不同频率的光信号传播速度不同所引起的现象。

主要包括色散的类型、原因和补偿方法等。

2.3 光纤的非线性效应光纤的非线性效应是指光在光纤中传播过程中由于光的强度变化而引起的非线性光学现象。

主要包括自相位调制、受激拉曼散射和自发参量过程等。

第三章：光纤通信系统光纤通信系统是利用光纤传输光信号进行信息交换的系统。

本章将介绍光纤通信系统的基本原理和组成部分。

3.1 光纤通信系统的基本原理光纤通信系统的基本原理是将电信号转换为光信号，通过光纤传输光信号，再将光信号转换为电信号进行信息传输。

3.2 光纤通信系统的组成部分光纤通信系统由光源、光纤、光接收器和信号处理器等组成。

光源产生光信号，光纤传输光信号，光接收器接收光信号并转换为电信号，信号处理器对电信号进行处理。

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。