光纤的分类及比较(包括各种单模光纤的色散及衰减特性)
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光纤几种分类区别和性能差异(必读)目前光纤的分类方法大致有四种,即按套塑类型分类,按传播模式分类、按工作波长分类和光纤剖面折射率分布分类等。
此外按光纤的组成成份分类,除目前最常应用的石英光纤之外,还有塑料光纤与含氟光纤等。
一、按套塑类型分类──紧套光纤与松套光纤(一)紧套光纤所谓紧套光纤是指二次、三次涂敷层与予涂敷层及光纤的纤芯,包层等紧密地结合在一起的光纤。
目前此类光纤居多。
未经套塑的光纤,其衰耗──温度特性本是十分优良的,但经过套塑之后其温度特性下降。
这是因为套塑材料的膨胀系数比石英高得多,在低温时收缩较厉害,压迫光纤发生微弯曲,增加了光纤的衰耗。
(二)松套光纤所谓松套光纤是指,经过予涂敷后的光纤松散地放置在一塑料管之内,不再进行二次、三次涂敷。
松套光纤的制造工艺简单,其衰耗──温度特性与机械性能也比紧套光纤好,因此越来越受到人们的重视。
二、按传播模式分类──多模光纤与单模光纤传播模式概念:我们知道,光是一种频率极高(3×1014赫兹)的电磁波,当它在波导──光纤中传播时,根据波动光学理论和电磁场理论,需要用麦克斯韦式方程组来解9决其传播方面的问题。
而通过繁琐地求解麦氏方程组之后就会发现,当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,如TMmn 模、TEmn 模、HEmn 模等等(其中m、n=0、1、2、3、……)。
其中HE11模被称为基模,其余的皆称为高次模。
(一)多模光纤当光纤的几何尺寸(主要是纤芯直径d1)远远大于光波波长时(约1 微米),光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。
不同的传播模式会具有不同的传播速度与相位,因此经过长距离的传输之后会产生时延,导致光脉冲变宽。
这种现象叫做光纤的模式色散(又叫模间色散)。
计算多模光纤中传播模式数量的经典公式为NV=142,其中 V 为归一化频率。
例如当 V=38 时,多模光纤中会存在三百多种传播模式。
光纤的分类光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模。
多模光纤的纤芯直径为50或62.5μm,包层外径125μm,表示为50/125μm或62.5/125μm。
单模光纤的纤芯直径为8.3μm,包层外径125μm,表示为8.3/125μm。
故有62.5/125μm、50/125μm、9/125μm等不同种类。
光纤的工作波长有短波850nm、长波1310nm和1550nm。
光纤损耗一般是随波长增加而减小,850nm的损耗一般为2.5dB/km,1.31μm 的损耗一般为0.35dB/km,1.55μm的损耗一般为0.20dB/km,这是光纤的最低损耗,波长1.65μm以上的损耗趋向加大。
由于OHˉ(水峰)的吸收作用,900~1300nm和1340nm~1520nm范围内都有损耗高峰,这两个范围未能充分利用。
1、单模光纤单模光纤(SingleModeFiber):单模光纤只有单一的传播路径,一般用于长距离传输,中心纤芯很细(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,但还存在着材料色散和波导色散,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。
后来发现在1310nm波长处,单模光纤的总色散为零。
从光纤的损耗特性来看,1310nm正好是光纤的一个低损耗窗口。
这样,1310nm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口,也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。
1310nm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的,因此这种光纤又称G652光纤。
900~1300nm和1340nm~1520nm范围内都有损耗高峰,该现象称为水峰。
目前美国康普公司提供的TeraSPEEDTM零水峰单模光缆,正解决了此问题,TeraSPEED系统通过消除了1400nm水峰的影响因素,从而为用户提供了更广泛的传输带宽,用户可以自由使用从1260nm到1620nm的所有波段,因此传输通道从以前的240增加到400,性能比传统单模光纤多50%的可用带宽,为将来升级为100G带宽的CWDM粗波分复用技术打下了坚实的基础,TeraSPEED解决方案为园区/城市级理想的主干光纤系统。
光纤的分类特性优缺点详解单模光纤:中心玻璃芯较细(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。
多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或μm),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。
传输距离较近,最多几公里。
我只是知道有单模和多模的,单模就是波长在1310NM上,多模就是850NM的,还有就是接口也不同,分LC ,SC ,FC,因本人专业知识有限,其他的是我在网上查找的!请参考!一,光纤的分类些特种光纤如晶体光纤并未列出光纤是光导纤维(OF:Optical Fiber)的简称。
但光通信系统中常常将Optical Fibe(光纤)又简化为Fiber,例如:光纤放大器(Fiber Amplifier)或光纤干线(Fiber Backbone)等等。
有人忽略了Fiber虽有纤维的含义,但在光系统中却是指光纤而言的。
因此,有些光产品的说明中,把fiber直译成“纤维”,显然是不可取的。
光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料作成的包层所被覆,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。
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(、、)。
(2)折射率分布:阶跃(SI)型、近阶跃型、渐变(GI)型、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。
单模光纤和多模光纤分类知识一、单模光纤单模光纤(Single-Mode Fiber, SMF)是光纤的一种类型,其传输模式仅为单一的模态,也就是说,光线在光纤中传播时只以一种方式进行。
单模光纤的纤芯直径很小,约为4~10μm,只有单一的反射镜面,因此只能传输单一的波长光。
这种光纤主要用于长距离、大容量的数据传输,如长途电话线、高速网络连接和海底光缆等。
1.传输特性:单模光纤的传输特性包括低损耗、高带宽和低色散等。
由于其纤芯直径很小,光线在光纤中传播时不易发生散射,因此传输损耗较低。
同时,由于只传输单一的模态,其色散效应也较小,适合高速、长距离的数据传输。
2.应用领域:由于单模光纤具有传输容量大、传输距离远等优点,广泛应用于长距离、高速的光纤通信系统,如高速网络连接、数据中心、云计算和远程医疗等领域。
3.技术发展:随着光通信技术的不断发展,单模光纤的技术也在不断进步。
新型的单模光纤材料和制造技术能够进一步提高光纤的性能和可靠性,为未来的光通信系统提供更高效、更可靠的数据传输解决方案。
二、多模光纤多模光纤(Multi-Mode Fiber, MMF)是光纤的一种类型,其传输模式为多个模态,也就是说,光线在光纤中传播时可以以多种方式进行。
多模光纤的纤芯直径较大,一般在50~100μm之间,允许多种不同路径的光线在光纤中传播。
这种光纤主要用于短距离、低容量的数据传输,如建筑物内的网络连接、局域网等。
1.传输特性:多模光纤的传输特性包括高带宽和低成本等。
由于允许多种模态传输,其带宽相对较大,适合短距离、低容量的数据传输。
同时,多模光纤的成本较低,易于安装和维护。
2.应用领域:由于多模光纤具有成本低、易于安装和维护等优点,广泛应用于短距离、低容量的光纤通信系统,如建筑物内的网络连接、局域网和校园网等。
3.技术发展:随着光通信技术的不断发展,多模光纤的技术也在不断进步。
新型的多模光纤材料和制造技术能够进一步提高光纤的性能和可靠性,为未来的短距离光通信系统提供更高效、更可靠的数据传输解决方案。
光纤的种类很多,分类方法也是各种各样的。
(一)按照制造光纤所用的材料分:石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤。
塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)制成的。
它的特点是制造成本低廉,相对来说芯径较大,与光源的耦合效率高,耦合进光纤的光功率大,使用方便。
但由于损耗较大,带宽较小,这种光纤只适用于短距离低速率通信,如短距离计算机网链路、船舶内通信等。
目前通信中普遍使用的是石英系光纤。
(二)按光在光纤中的传输模式分:单模光纤和多模光纤。
多模光纤的纤芯直径为50~62.5μm,包层外直径125μm,单模光纤的纤芯直径为8.3μm,包层外直径125μm。
光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长1.31μm和1.55μm。
光纤损耗一般是随波长加长而减小,0.85μm的损耗为2.5dBkm,1.31μm的损耗为0.35dBkm,1.55μm的损耗为0.20dBkm,这是光纤的最低损耗,波长1.65μm以上的损耗趋向加大。
由于OHˉ的吸收作用,0.90~1.30μm和1.34~1.52μm范围内都有损耗高峰,这两个范围未能充分利用。
80年代起,倾向于多用单模光纤,而且先用长波长1.31μm。
多模光纤多模光纤(Multi Mode Fiber):中心玻璃芯较粗(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:600MBKM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。
单模光纤单模光纤(Single Mode Fiber):中心玻璃芯很细(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,但还存在着材料色散和波导色散,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。
后来又发现在1.31μm波长处,单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负,大小也正好相等。
单模和多模光纤的特点和应用一、光纤结构光纤是光导纤维的简称,是一种新的光波导,是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。
它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。
(光纤呈圆柱形,由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。
)纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成,内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。
包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样,防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
1. 纤芯位置: 位于光纤的中心部位,直径:在4-50μm,单模光纤的纤芯直径为4-10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。
纤芯的成分:含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅(如二氧化锗,五氧化二磷)作用是适当提高纤芯对光的折射率,用于传输光信号。
2. 包层位置: 位于纤芯的周围直径:125μm成分:是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。
掺杂剂(如三氧化二硼)的作用:适当降低包层对光的折射率,使之略低于纤芯的折射率,即纤芯的折射率大于包层的折射率(这是光纤结构的关键),它使得光信号封闭在纤芯中传输。
3. 光纤的最外层为涂覆层,包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。
一次涂覆层:一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料;缓冲层:一般为性能良好的填充油膏;二次涂覆层:一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂覆层的作用:是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤,同时增加光纤的机械强度与可弯曲性,起着延长光纤寿命的作用。
涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。
4. 光纤最重要的两个传输特性损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性,它们直接影响光传输的性能。
(l)光纤传输损耗:损耗是影响系统传输距离的重要因素之一,光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能;散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。
当然,在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗,包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。
这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。