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第一部分 光纤基础知识 一.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(毫微米).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：850，1300，1550三种。 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。 二.光纤结构及种类： 1.光纤结构： 光纤(Optical Fiber)是由中心的纤芯、外围的包层及最外层的树脂涂层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。图1示出光纤的外形。设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1＞n2。纤芯和包层的相对折射率差△=( n1-n2)/n1的典型值，一般单模光纤为0.3％～0.6％，多模光纤为1％～2％。△越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量却越小。 图1 光纤的外形 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(ATTCORNING)。 3.光纤的种类： A. 按光在光纤中的传输模式可分为： 单摸光纤和多模光纤。 多模光纤：中心玻璃芯教粗(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：600MB/KM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：中心玻璃芯教细(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。 单模光纤的结构，如图6所示。单模光纤具有小的芯径，以确保其传输单模，但是其包层直径要比芯径大十多倍，以避免光损耗。单模光纤结构的各部分作用与多模光纤类似，与多模光纤所不同的是用与波长有关的模场直径w。来表示芯直径。表4和表5分别列出了当今光纤通信工程中广泛使用的B1.1和B4两类单模光纤的尺寸参数。 图6 阶跃型单模光纤结构 表4 B1.1类单模光纤的结构尺寸参数 光 纤 类 别 B1.1 1310模场直径 (μm) 包层直径 (μm) 1310nm芯同心度误差 (μm) 包层不圆度 (％) 涂覆层直径(未着色) (μm) 涂覆层直径(着色) (μm) 包层/涂覆层同心度误差(μm) (8.6～9.5)±0.7 125±1 ≤0.8 ≤2 245±10 250±15 ≤12.5 表5 B4类单模光纤的结构尺寸参数 光 纤 类 别 B4 1550nm模场直径 (μm) 包层直径 (μm) 1550nm芯同心度误差 (μm) 包层不圆度 (％) 涂覆层直径(未着色) (μm) 涂覆层直径(着色) (μm) 包层/涂覆层同心度误差(μm) (8.0～11.0)±0.7 125±1 ≤0.8 ≤2 245±10 250±15 ≤12.5 单模光纤具有小的模场直径(8.6～9.5)±0.7，以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点，作为一种理想的光通信传输媒介，在全世界得到极为广泛的应用。目前，随着信息社会的到来，人们研究出了光纤放大器、时分复用、波分复用和频分复用技术，从而使单模光纤的传输距离、通信容量和传输速率进一步提高。 按照零色散波长和截止波长位移与否可将单模光纤分为5种，国际电信联盟电信标准化部门ITU-T在2000年10月对其中4种单模光纤已给出必威体育精装版建议：G.652、G.653、G.654和G.655光纤。单模光纤的分类、名称、IEC和ITU-T命名对应关系如下： 名称 ITU