2022年光纤基础知识汇总.docx
精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -光纤是光导纤维的简写,是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射 原理而达成的光传导工具.微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂.通常,光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲.在日常生活中,由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多,光纤被用作长距离的信息传递.光纤结构1、光纤（ Optical Fiber ）的典型结构是多层同轴圆柱体,自内向外由纤芯、包层和涂敷层三部分组成.纤芯作用传导光波成分高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如P2 O5）掺杂目的是提高纤芯对光的折射率包层作用为光的传输供应反射面和光隔离,并起肯定的机械爱护作用.将光波限制在纤芯中传播成分高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如B2O3） 掺杂目的是使折射率略低于纤芯折射率设纤芯和包层的折射率分别为n1 和 n 2,光能量在光纤中传输的必要条件是n1 >n2.涂覆层作用爱护光纤不受水汽的腐蚀和机械擦伤.同时增加光纤柔韧性.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -一次涂覆层：丙烯酸酯,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：聚丙烯或尼龙等高聚物光纤分类（1）依据制造光纤所用的材料分类有： 石英系光纤.多组分玻璃光纤.塑料包层石英芯光纤.全塑料光纤.2） 按折射率分布情形分类：光纤主要有三种基本类型：（ 多模阶跃折射率光纤 ）纤芯折射率为 n1 保持不变, 到包层突然变为 n2.这种光纤一般纤芯直径 2 a=5080m ,光线以折线外形 沿纤芯中心轴线方向传播, 特点是信号畸变大.渐变型多模光纤 （ 多模渐变射率光纤 ）在纤芯中心折射率最大为 n1 ,沿径向 r 向外围逐步变小,直到包层变为 n2.这种光纤一般纤芯直径 2a 为 50 m,光线 以 正弦外形 沿纤芯中心轴线方向传播,特点是信号畸变小.单模光纤折射率分布和突变型光纤相像,纤芯直径只有810 m,光线以直线外形沿纤芯中心轴线方向传播.由于这种光纤只能传输一个模式（只传输主模）,所以称为单模光纤,其信号畸变很小.突变型多模光纤：渐变型多模光纤：单模光纤：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -3）主要用途 ：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统. 渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统.单模光纤用在大容量长距离的系统.光纤传输原理几何光学法 ：当光波波长远小于光纤芯径时,光可以用一条表示光波传播方向的几何线即光射线表示麦克斯韦波动方程法： 依据电磁场理论对光波导的基本问题求解几何光学法（以 突变型多模光纤 的交轴光线 子午光线 为例）：设纤芯和包层折射率分别为 n1 和 n2,空气的折射率n0=1,纤芯中心轴线与z 轴一样.与内光线 入射角的临界角 c 相对应,光纤 入射光的入射角 i 有一个 最大值max .max 称为光纤端面入射临界角 （简称 入射临界角 ）光纤2当 i<max 时,相应的光线将在交界面发生全反射而返回纤芯,并以折线的外形向前传播,如 光线 3.由此可见,只有在半锥角为i max 的圆锥内入射的光束才能在光纤中传播.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_数值孔径为：NA= n0 sin max=22nn12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_光在光纤中的模式传输传输模式：横电模 TE：假如纵轴方向只有磁场重量Hz,没有电场重量（Ez=0）,而横截面上有电场重量的电磁波称为横电模,用TE0 m 表示.横磁模 TM：假如纵轴方向只有电场重量Ez,没有磁场重量（Hz=0）,而横截面上有电场重量的电磁波称为横电模,用TM0 m 表示.混合模 HE 和 EH： 假如纵轴方向既有电场重量EZ 又有 磁场重量 HZ,这种电磁波就是横电模与横磁模的混合,称为混合模.混合模用 HEv m 和 EHv m 表示.混合模 HEv m 和 EHv m ：当纵轴方向磁场重量占优势,电场重量较弱时,混合模用 HEv m 表示.反之,当纵轴方向电场重量占优势,磁场重量较弱时,混合模用EHv m 表示.传条输件VVcV - 光纤的归一化频率Vc - 光纤的归一化截止频率光纤的归一化频率VnnnV22a222a121光纤传输特性产生信号畸变的主要缘由是光纤中存在色散.光波在光纤中传输,随着距离的增加光功率逐步下降,这就是光纤的传输损耗.损耗和色散是光纤最重要的传输特性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -光纤的色散在光纤中,光信号是由许多不同的成分组成的,由于信号的各频率成分或各模式成分的传播速度不同, 经过光纤传输一段距离后, 不同成分之间显现时延差, 引起传输信号波形失真,脉冲展宽,这种现象称为光纤色散光纤色散 的存在使传输的信号脉冲畸变和展宽,从而产生码间干扰.为了保证通信质量, 必需增大码间间隔, 即降低信号的传输速率, 这就限制了光纤系统的通信容量和传输距离光纤色散模式色散： 取决于光纤的折射率分布,并和光纤材料折射率的波长特性有关材料色散： 取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_材料色散nn可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_波导色散： 取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差波导色散极化色散： 由于 HE11y 和 HE11x 模的传播常数 y 和 x 小不同,因此引起这两个模式传输的不同步,从而形成色散模式色散材料色散波导色散极化色散光纤损耗光波在光纤中传输, 随着距离的增加光功率逐步下降,这种现象称为光纤的损耗由于损耗的存在,在光纤中传输的光信号,不管是模拟信号仍是数字脉冲,其幅度都要减小. 光纤的损耗在很大程度上打算了系统的传输距离,是光纤最重要的传输特性之一.光纤的损耗机理主要有三种：即吸取损耗、散射损耗和辐射损耗光纤中的杂质主要有过渡金属和氢氧根OH-离子.由氢氧根离子 OH-产生的吸取峰显现在0.95 m、1.24m和 1.39m波长,其中以 1.39 m的吸取峰影响最为严峻.目前氢氧根离子 OH-的含量已经降低到10-9 以下, 1.39 m吸取峰损耗也减小到 0.5dB/km 以下.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载
