光纤简介

发布日期:2020-10-22 14:49:51   来源 : unknown    作者 :unknown    浏览量 :448
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光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃塑料制成的纤维,可作为光传导工具,传输原理是光的全反射。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害,如水、火、电击等。

1.光纤结构:光纤裸纤一般分为三层:中心是高折射率芯层,中间为低折射率包层,最外是加强用的涂层。

2.光纤数值孔径: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。这个角度的半角正弦称为光纤的数值孔径。

3.光纤的种类: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。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法几方面。对于通信用的光纤,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易于成纤;⑤可靠性高;⑥制造比较简单;⑦价廉等。

(1)按工作波长分类:紫外光纤、可见光纤、近红外光纤、红外光纤。

(2)按折射率分布分类:阶跃(SI)型光纤、渐变(又称梯度)(GI)型光纤、其它(如三角型、W型、凹陷型等)。

(3)按传输模式分类:单模光纤(含偏振保持光纤、非偏振保持光纤)、多模光纤。

(4)按原材料分类:石英光纤、多组份玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤(如塑料包层、液体纤芯等)、红外材料等。

(5)按制造方法分类:预制棒有VAD、CVD,PCVD、MCVD、OCVD等;拉丝有棒管法(Rod intube)和坩锅法等。

石英光纤石英光纤(Silica Fiber)是以二氧化硅(SiO2)为主要原料,并按不同的掺杂量,来控制纤芯和包层的折射率分布的光纤。石英系列光纤,具有损耗低、宽带宽的特点。石英光纤与其它原料的光纤相比,还具有从紫外光到近红外光(190-2500nm)的全光谱透过的特点。

多组份玻璃光纤多组份玻璃光纤作为复合光纤(Compound Fiber)是在SiO2原料中,适当混合诸如氧化钠(Na2O)、氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)等氧化物制作的,其特点是比石英玻璃的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。

塑料光纤塑料包层光纤(Plastic Clad Fiber)是将高纯度的石英玻璃作成纤芯,而将折射率比石英稍低的如硅胶、树脂等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比,具有纤芯粗、数值孔径(NA)高的特点。因此,易与发光二极管LED光源结合,损耗也较小。

塑料光纤塑料光纤的纤芯和包层都是用塑料(聚合物)作成的。早期产品主要用于装饰和导光照明及近距离的光通信中。原料主要是PMMA、聚苯乙稀(PS)和聚碳酸酯(PC)。损耗受到塑料固有的C-H结合结构制约,一般每km可达几十dB。

单模光纤单模光纤是指在工作波长中,只能传输一个传播模式的光纤,通常简称为单模光纤(SMF:Single ModeFiber)。SMF没有多模色散,传输频带较多模光纤更宽。

多模光纤:可以传输多个模式的光纤称作多模光纤(MMF:MUlti ModeFiber)。MMF按折射率分布进行分类时,有:渐变(GI)型和阶跃(SI)型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高,沿向包层徐徐降低。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中,产生各个光路径的时差,致使射出光波失真,其结果是传输带宽变窄。

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