单模光纤的参数及理论分析

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1、单模光纤的特性参数及特性的理论分析陆锐勇2009012303皖西学院信息工程学院通信工程2009级02班摘要：本文通过在理论上对单模光纤的特征参数（即影响单模光纤的传输效率因素），以及衰减特性的分析。在单模光纤中存在弯缩损耗，材料对信号的吸收及模内色散等现象。并结合实际应用的技术规范，对单模光纤的生产要求和研发趋势进行简单的总结和概述。关键词：单模光纤、色散、宏弯损耗、微弯损耗、吸收Abstract:Basedintheoryofsinglemodefibercharacteristicparameters(i.e.theef

2、fectsofsinglemodeopticalfibertransmissionefficiencyfactors),andattenuationcharacteristicsanalysis.Inasingle-modefiberinthepresenceofbendingloss,materialabsorbsthesignalandintramodedispersionphenomenon.Combinedwiththepracticalapplicationofthetechnicalspecificationfor

3、single-modefiber,theproductionrequirementsanddevelopmenttrendforsimplesummaryandoverview.Keywords:Asingle-modeopticalfiber,dispersion,macrobendingloss,microbendingloss,absorption一、光纤的介绍光纤是一种高度透明的玻璃丝，由二氧化硅等高纯度玻璃经复杂的工艺拉丝制成。光纤从横截剖面看可以分为三部分，即折射率较高的芯区、折射率较低的包成、表面涂覆层。包层和涂

4、覆层的作用是满足光纤能够导光的需求，涂覆层是为了防止光纤表面微小裂纹的扩大，从而增强光纤的机械强度。光纤的种类有很多，根据光纤中的传输模式的多少可以分为单模光纤和多模光纤。单模光纤指在给定的工作波长上，只能传输单一模式的光纤。因为单模光纤中不存在模式色散，所以具有几十吉赫兹以上的传输频段，有利于大容量、长距离、高码速的信息传输。目前ITU-T已经在建议G.652、G.653、G.654、G.655和G.656中分别定义了5种不同设计的单模光纤。其中G.652光纤是目前应用最广泛的标准单模光纤，称为1310nm性能最佳的单模光纤

5、；G.652光纤还可以分为G.652.A、G.652.B、G.652.C、G.652.D。二、光纤在光纤通信系统的应用光纤通信系统主要由发送端机、光纤传输信道、接收端机组成。光纤是光纤通信系统中最重要的组成部分，是光波的传输媒介，其传播特性直接影响系统的通信质量。在最初对光纤如何对光进行传导的实验中发现，所有将光纤用于通信的尝试都因信号刚传输几英尺就完全消失而失败。即随着传输距离的增加，信号将发生衰减和失真，信道的传输特性是影响光纤通信系统性能的决定因素。光纤的主要传输特性是损耗和色散。光纤的传输损耗特性用衰减系数表示，与光线

6、中的杂质浓度和光波频率等因素有关。三、单模光纤的特征参数单模光纤的常用特征参数：衰减系数、截止波长、模场直径1.衰减系数α衰减量的大小通常用单位长度的衰减，即衰减系数α表示，定义为α=10/Llg(Pi/Po)(dB/km)式中L－－光纤长度，单位kmPi－－输入光纤的光功率PO－－光纤的输出光功率。2.截止波长λc截止波长是单模光纤所特有的参量，也是单模光纤最基本的参数，通常可以用来判断光纤中是否为单模工作方式。截止波长λc的含义是，能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。也就是说，尽管其它条件皆满足，但如果光波波长不大于单

7、模光纤的截止波长，仍不可能实现单模传输。要保证单模传输，光纤的归一化频率V就要足够小，当V减小到高次模LP11的截止频率2.40483时，高次模LP11正好截止，光纤中只传输基模。单模光纤工作波长要大于截止波长，截止波长的典型值大于1260nm。3.场模直径d场模直径是衡量基模场强在光纤横截面内特定分布的约束光功率的物理量。对于阶跃型单模光纤，基模HE11场强在光纤截面的分布近似高斯分布。通常将纤芯中场分布曲线最大值的1/e处所对应的宽度定义为场模直径。ITU-T规定，在1.31μm波长上，场模直径的标称值在9~10μm，容差

8、为±1μm。四、阶跃型折射率单模光纤的衰减特性分析单模光纤是在给定的工作波长情况下，只传输基模的光纤。在阶跃折射率单模光纤中只传输HE11模。由于单模光纤只传输基模，无模式色散，因此，其频带宽，非常适合高速率、远距离传输。在行一根光纤中发射光进行信息传输时，衰减是指由除了开始