光纖基本結(jié)構(gòu)

包層的主要成份也是高純度二氧化硅和少量摻雜氟或硼，摻雜用來降低包層的折射率（n2）。光纖的外徑（2b）為125μm。實(shí)用的光纖中為增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度，在包層之外還要加涂覆層。在涂覆層外就是塑料護(hù)套。

按橫截面上折射率分布，光纖分為突變型和漸變型，見圖5。

突變型折射率光纖 纖芯和包層的折射率都為一常數(shù)，纖芯折射率略高于包層，在兩者界面處折射率有一個(gè)突變界面的光纖。突變型又稱階躍型或階梯型。光在突變型光纖里傳輸呈直線鋸齒形軌跡。其芯徑為5μm，見圖5（a），制造較容易，使用較方便，色散大，帶寬低于100MHz·km，適合在短距離和信息容量小的通信系統(tǒng)中使用。

漸變型折射率光纖 折射率沿芯徑從中心向外逐漸變小，包層為一常數(shù)的光纖。漸變型又稱梯度型。光在光纖里是沿著連續(xù)彎曲途徑前進(jìn)的。漸變型光纖中有代表性的是折射率沿徑向按拋物線變化的光纖，這種光纖的色散小，帶寬比突變型光纖大1～2個(gè)數(shù)量級，適合于中距離的光纖通信系統(tǒng)使用，見圖5（b），

光纖幾何特性參數(shù)有直徑，直徑偏差，不圓度，同心度誤差和偏心率等。

纖芯直徑：確定纖芯中心的圓的直徑，纖芯中心是指能包含整個(gè)纖芯在內(nèi)的最小圓的圓心。

包層直徑：確定包層中心的圓的直徑。包層中心是指能包含整個(gè)包層在內(nèi)的最小圓的圓心。

平均纖芯直徑：兩條通過纖芯中心的弦長的平均值。它們分別是連接纖芯和包層分界面上兩相對點(diǎn)的最長和最短直線。

平均包層直徑：兩條通過包層中心的弦長的平均值。它們分別是連接包層外表面上兩相對點(diǎn)的最長和最短直線。

纖芯直徑偏差：實(shí)際芯徑同推薦標(biāo)稱芯徑之比和1的差值的百分率。

包層表面直徑偏差：包層表面直徑同推薦標(biāo)稱包層表面直徑之比和1的差值的百分率。

纖芯不圓度：兩條通過纖芯中心的最長和最短弦長之差除以纖芯直徑所得之商。

包層不圓度：兩條通過包層中心的最長和最短弦長之差除以包層表面直徑所得之商。

纖芯/包層同心度誤差：纖芯中心與包層中心之間的距離除以纖芯直徑所得之商 。

包層偏心率：最小包層厚度與最大包層厚度之比值。

實(shí)用的光纖是比人的頭發(fā)絲稍粗的玻璃絲，通信用光纖的外徑一般為125~140 μm。一般所說的光纖是由纖芯和包層組成，纖芯完成信號的傳輸，包層與纖芯的折射率不同，將光信號封閉在纖芯中傳輸并起到保護(hù)纖芯的作用。工程中一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光纜。圖2、圖3給出了光纖和光纜的一般結(jié)構(gòu)。

（1）根據(jù)光纖橫截面上折射率的不同，可以分為階躍型光纖和漸變型光纖，階躍型光纖的纖芯和包層間的折射率分別是一個(gè)常數(shù)，在纖芯和包層的交界面，折射率呈階梯型突變。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規(guī)律減小，在纖芯與包層交界處減小為包層的折射率。纖芯的折射率的變化近似于拋物線；

（2）按傳輸模式分：分為單模光纖（Single Mode Fiber）和多模光纖（Multi Mode Fiber）。光以一特定的入射角度射入光纖，在光纖和包層間發(fā)生全反射，從而可以在光纖中傳播，即稱為一個(gè)模式。當(dāng)光纖直徑較大時(shí)，可以允許光以多個(gè)入射角射入并傳播，此時(shí)就稱為多模光纖；當(dāng)直徑較小時(shí)，只允許一個(gè)方向的光通過，就稱單模光纖。由于多模光纖會(huì)產(chǎn)生干擾、干涉等復(fù)雜問題，因此在帶寬、容量上均不如單模光纖。實(shí)際通信中應(yīng)用的光纖絕大多數(shù)是單模光纖。二者的區(qū)別如圖4所示。

其中，單模光纖又可以按照最佳傳輸頻率窗口分為：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型單模光纖是將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1.31 μm，相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T G.652。色散位移型單模光纖是將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長的光上，如：1.31 μm和1.55 μm，相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T G .653。

設(shè)計(jì)色散位移型單模光纖的目的是使光纖較好地工作在1.55 μm處，這種光纖可以對色散進(jìn)行補(bǔ)償，使光纖的零色散點(diǎn)從1.31μm處移到1.55 μm附近。這種光纖也稱為1.55 μm零色散單模光纖，是單信道、超高速傳輸?shù)妮^好的傳輸媒介。這種光纖已用于通信干線網(wǎng)，特別是用于海纜通信類的超高速率、長中繼距離的光纖通信系統(tǒng)中。色散位移光纖雖然用于單信道、超高速傳輸是很理想的傳輸媒介，但當(dāng)它用于波分復(fù)用多信道傳輸時(shí)，又會(huì)由于光纖的非線性效應(yīng)而對傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生干擾。特別是在色散為零的波長附近，干擾尤為嚴(yán)重。因此，又出現(xiàn)了一種非零色散位移光纖，這種光纖將零色散點(diǎn)移到1.55 μm 工作區(qū)以外的1.60 μm以后或在1.53 μm以前，但在1.55 μm波長區(qū)內(nèi)仍保持很低的色散，相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)為ITU-T G.655。這種非零色散位移光纖不僅可用于單信道、超高速傳輸，而且還可適應(yīng)于將來用波分復(fù)用來擴(kuò)容，是一種既滿足當(dāng)前需要，又兼顧將來發(fā)展的理想傳輸媒介；

（3）按照制造光纖所用的材料分：可以分為石英系光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層石英芯光纖、全塑料光纖和氟化物光纖。其中，塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）制成的。它的特點(diǎn)是制造成本低廉，相對來說芯徑較大，與光源的耦合效率高，耦合進(jìn)光纖的光功率大，使用方便。但由于損耗較大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離低速率通信，如短距離計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)鏈路、船舶內(nèi)通信等。通信中普遍使用的是石英系光纖。

光纖基本結(jié)構(gòu)模型是指光纖層狀的構(gòu)造形式。由纖芯、包層和涂覆層構(gòu)成。呈同心圓柱形。常用石英系光纖的纖芯和包層均由高純度石英玻璃和少量摻雜劑構(gòu)成。摻雜劑用以使纖芯的折射率稍高于包層的折射率。涂覆層用以保護(hù)光纖免受機(jī)械損傷。

按光纖橫截面上折射率分布，可分為突變型(階躍型)光纖和漸變型光纖-前者的纖芯和包層折射率分布均為常數(shù)，而在其界面處發(fā)生折射率突變。后者的纖芯折射率沿徑向由內(nèi)向外逐漸變小，一般呈拋物線分布，包層折射率仍為常數(shù)。常用光纖幾何特性參數(shù)表示光纖結(jié)構(gòu)的幾何特性。這些參數(shù)和標(biāo)稱尺寸在光纖通信的標(biāo)準(zhǔn)中均有明確規(guī)定。

光纖基本結(jié)構(gòu)模型是指光纖層狀的構(gòu)造形式。由纖芯、包層和涂覆層構(gòu)成。呈同心圓柱形。常用石英系光纖的纖芯和包層均由高純度石英玻璃和少量摻雜劑構(gòu)成。摻雜劑用以使纖芯的折射率稍高于包層的折射率。涂覆層用以保護(hù)光纖免受機(jī)械損傷。

按光纖橫截面上折射率分布，可分為突變型(階躍型)光纖和漸變型光纖-前者的纖芯和包層折射率分布均為常數(shù)，而在其界面處發(fā)生折射率突變。后者的纖芯折射率沿徑向由內(nèi)向外逐漸變小，一般呈拋物線分布，包層折射率仍為常數(shù)。常用光纖幾何特性參數(shù)表示光纖結(jié)構(gòu)的幾何特性。這些參數(shù)和標(biāo)稱尺寸在光纖通信的標(biāo)準(zhǔn)中均有明確規(guī)定。2100433B