光纤分类和应用VIP免费

（一）光纤的传输特性一．衰减1．光在光纤中传播时，平均光功率沿光纤长度方向呈指数规律减少，即：P(L)=P(0)10-(αL/10)2．α为衰减系数,它的取值只与在光纤中传播的光线的波长有关。3．衰减谱衰减（dB/km)单模光纤的截止波长OH-OH-OH-图石英玻璃光纤的衰减波长（μm）石英玻璃光纤的衰减谱具有三个主要特征是：a.衰减随波长的增大而呈降低趋势。b.衰减吸收峰与OH＿离子有关。c.在波长大于1600nm衰减的增大的原因是由微（或宏）观弯曲损耗和石英玻璃吸收损耗引起的。4．衰减起因光纤中的传输光能衰减的起因是材料本身、制造缺陷、弯曲、接续等对光能的吸收和散射损耗。究其原因，如表3.1所示。光纤衰减的主要原因损耗本征非本征吸收散射紫外吸收红外吸收瑞利散射米氏散射受激布里散射受激拉曼散射金属离子OH－离子、H2波导缺陷二．色散1.由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速度不同，从而引起色散。2.在光纤中，不同速度的信号传过的距离所需的时延不同。时延差越大，色散就越严重。因此，常用时延差表示色散程度。3.单模光纤中只传输基模LP01,总色散由材料色散、波导色散和折射剖面色散组成。这三个色散都与波长有关，所以单模光纤的总色散也称为波长色散。公式：D(λ)＝Dm＋Dw＋Dp4.纯石英玻璃材料色散与波长的关系，如图所示。从图可看出，在波长微1.29μm附近由一个零材料色散波长λ0有所移动，但移动变化甚微，而过了λ0材料色散微正值。材料色散（ps/(nm·km))图纯石英玻璃材料色散与波长的关系波长（μm）三．偏振模色散光纤中的光传输可描述为完全时沿X轴振动和完全是沿Y轴上的振动或一些光在两个轴上的振动，如下图。每个轴代表一个偏振“模”。两个偏振模的到达时间差称为偏振色散PMD(PolarizationModeDispersion)。造成单模光纤中的PMD的内在原因是光纤的椭圆度和残余内应力。四．光纤的非线性效应1．当光功率增加到一定程度时，光信号与光纤传输媒介间的非线性交互现象将会呈现。光纤的非线性可分为两类：受激散射效应和折射率扰动。2．受激散射效应也分为两种形式：由于声光子振动而产生的受激布里渊散射（SBS）和由于分子振动而产生的受激拉曼散射。3．折射率扰动引起的五种非线性效应为：自相位调制、光孤子形成、交叉相位调制、调制不稳定和四波混频。（二）光纤折射率分布一．基本原理1.纤芯中的光折射率不是均匀分布的，它随r（离开光纤芯轴的距离）的变化而变化。公式：n=n(r)2.光折射率的变化规律一般分三种，表现在g（折射率分布指数）的不同取定：芯折射率n1n2-a+an(r)包层折射率图光折射率分布g=2g=1g→∞g=1三角形分布;g=2抛物线分布(梯度分布);g→∞阶跃分布3.纤芯中传导的模数量N与折射率g和归一化频率V有关：N=[V2/2][g/(g+2)]V=2π(a/λ)NA=RaNANA=n12-n22V值相同时，三角折射率分布光纤芯中传导模数量最少。4.能同时传输几个模的光纤称为多模光纤。光纤中传导模数量越少，光纤的带宽就越宽。如果要减少模数（即V值），则必须减小芯直径2a或数值孔径NA，或者增大光波长。5.阶跃折射率分布（g→∞）的光纤，V值比常数VC∞=2.405更小，仅有一个模，即基模LP01能在纤芯中传播。这种只传播一个模的光纤称为单模光纤。6.具有不同折射率的光纤，其极限值VC也不一样：VC=VC∞[(g+2)/g]1/27.由于λ=π（2a/VC）NA，所以对于所有波长λ>λc，仅有一个模能在这种特定的光纤中传播。因此，波长大于λc的光纤是单模光纤。二．设计原则1．高带宽和低色散2．衰减系数小3．剖面结构合理三．剖面类型光纤中折射率在剖面上的不同分布决定了光纤具有不同的特性，光纤就是按照这些不同的特性分类的。（三）光纤的种类光纤可分为两大类：A类（多模光纤）和B类（单模光纤）。其详细分类请见以下表：类别A1A2.1A2.2A3A4类别B1.1B1.2B1.3B2B3B4按国际电工委员会分类：多模光纤(A类)材料类型玻璃芯/玻璃包层梯度折射率光纤玻璃芯/玻璃包层准阶跃折射率光纤玻璃芯/玻璃包层阶跃折射率光纤玻璃芯/玻璃包层阶跃折射率光纤塑料光纤单模光纤（B类）材料零色散位移标称值（nm）非色散位移光纤1310截止波长位移...