单模和多模光纤的特点和应用

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1、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

2、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

3、延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约2.5mm。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。(2)光纤传输色散：色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时

4、间上的展宽。产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，到达终点所用的时间不同而引起的波形畸变。色散结果：这种畸变使得通信质量下降，从而限制了通信容量和传输距离。二、光纤通信的工作窗口光纤损耗系数随着波长而变化，为获得低损耗特性，光纤通信选用波长范围在800-1800nm，并称850nm(800-900nm）为短波长波段；1300-1600nm为长波长波段，主要有1310nm和1550nm两个窗口。实用的低损耗波长是：第一代系统，波长850nm，最低损耗2.5dB/km，分贝（dB）采用石英多模光纤；第二代系统，波长1310nm，最低损耗0.27

5、dB/km,采用石英单模最低色散光纤；第三代系统，波长1550nm，最低损耗0.16dB/km，采用石英单模最低损耗与适应色散光纤。上述三个波长称为三个工作窗口。三、光纤分类一、多模光纤当光纤的几何尺寸远大于光波波长时（约lμm)，光纤传输的过程中会存在一着几十种乃至上百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。由于不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，因此，经过长距离传输会产生模式色散（经过长距离传输后，会产生时延差，导致光脉冲变宽）。模式色散会使多模光纤的带宽边窄，降低传输容量，因此，多模光纤只适用于低速率、短距离的光纤通信，目前数据通信局域网大量采用多模光纤。(一)多

6、模光纤的主要产品及应用性能如下表：产品名称主要性能特点及应用62.5/125μm多模光纤（A1b）低衰减和高带宽，适用于千兆以太网（IEEE802.3z）50/125μm多模光纤（A1a）低衰减,高带宽和优异的抗弯曲性能，适用于千兆以太网（IEEE802.3z）62.5/125μm&50/125μm多模光纤—A1b/A1a（OM1/OM2）850nm和1300nm窗口优化多模光纤，适用于千兆以太网（IEEE802.3z）62.5/125μm&50/125μm弯曲不敏感多模光纤—A1b/A1a（OM2/OM3/OM4）适用于工作窗口为850nm的1&10&40&100Gb

7、/s传输系统，传输距离可达150m、300m和500m，光纤的最小弯曲半径7.5mm。（二）A1类多模光纤传输性能要求项目单位A1a（50/125μm）A1b（62.5/125μm）衰减系数850nmdB/m2.4-3.52.8-3.51300nm0.55-1.50.6-1.5模式带宽850nmMHz·km200-800160-8001300nm200-1200200-1000数值孔径0.23±0.020.275±0.015零色散波长λ0nm1295≤λ0≤13651295≤λ0≤1365零色散斜率S01295≤λ0≤13651295≤λ