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光纖原理與技術

生活更新时间:2024-09-02 00:19:38

來源于通信百科

從1930年拉出第一根石英細絲開始，我們才真正意義上的進入光纖時代。那麼是不是所有的光都能在光纖中傳播并有效傳輸信息？下圖是光纖通信的頻譜圖，光纖通信的波長主要工作在近紅外區域。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）1

不同的傳輸波長的損耗衰減和應用場景不盡相同。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）2

這些傳輸波段在光纖中的傳輸衰減不一樣。造成光纖損耗的原因有多方面，包括固有的損耗、外在損耗等。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）3

在色散方面，分為材料色散，波導色散、偏振模色散以及模間色散。模間解散的單位是MHzkm，多模光纖最主要的色散。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）4

根據衰耗、色散及其他特性的不同，它們的應用的場景也不盡相同。光纖的主要分類如下：

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）5

傳統的光纖由内外兩層組成，為了保護保護光纖不受水汽的侵蝕和機械擦傷，也會在最外層增加塗層。要達成全反射的條件，其内層的折射率N1大于外層的折射率N2，N1大于N2是光信号在光纖中傳輸的必要條件。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）6

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）7

光纖的結構中涉及到很多重要的參數，比如說纖芯直徑、截止波長、模場直徑以及有效面積等。纖芯直徑比較好理解，可以看上面圖。而模場直徑則是指光強降低到最大光強的1/e2處所對應的光斑直徑，光信号能量在光纖截面呈要高斯分布，而且不同的光纖标稱的模場直徑不一樣。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）8

光纖的有效面積我們也多次談過，在這裡我們從另一個角度來說，它是與波長大小成正比，在不破壞單模性的前提下也可适當增加纖芯直徑，包層直徑與有效面積關系不大。

對于截止波長，它涉及到模式截止、基模、工作波長等概念。簡單說，截止波長是指滿足一定條件下，當其他模式都截止時，始終存在波動方程的某一組解，即某一模式可以持續在纖芯中傳播，這個解（模式）稱之為基模。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）9

工作波長λ＞截止波長λｃ：隻傳輸基模的單模光纖
工作波長λ＜截止波長λｃ：除基模外，還能傳播高階模的多模光纖

現在的光纖種類比較多，産生了很多新型光纖，如SDM多纖光纖、中空光纖、保偏光纖等。其中的保偏光纖作為一種特種光纖，主要應用于光纖陀螺，光纖水聽器等傳感器和DWDM、EDFA等光纖通信系統。下圖是保偏光纖的基本結構。

光纖原理與技術（光纖及相關特性整理）10

保偏光纖作為可用于軍用慣導和聲呐的光纖陀螺、光纖水聽器的核心部件，曾經被西方發達國家列入對我禁運的清單，當然現在國内部分光纖制造公司已能生産。

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