光纤的分类
目前光纤的种类繁多,但就其分类方法而言大致有4种,即按光纤剖面折射率分布分类、按传播模式的数量分类、按工作波长分类和按套塑类型分类等。此外,若按光纤的组成成分分类,除目前最常应用的石英光纤之外,还有含氟光纤与塑料光纤等。
(1)按光纤剖面折射率分布分类可分为阶跃型光纤和渐变型光纤
1)阶跃型光纤:是指在纤芯与包层区域内,其折射率分布是各自均匀的,但在纤芯与包层的分界处,其折射率的变化是阶跃的。 阶跃型光纤是早期光纤的结构形式,后来在多模光纤中逐渐被渐变型光纤所取代(因渐变型光纤能大大降低多模光纤所特有的模式色散),但用它来解释光波在光纤中的传播还是比较形象的。而现在当单模光纤逐渐取代多模光纤成为当前光纤的主流产品时,阶跃型光纤结构又作为单模光纤的结构形式之一重新被重视起来。 .
2)渐变型光纤:是指光纤轴心处的折射率(n。)最大,而沿剖面径向的增加而逐渐变小,其变化规律一般符合抛物线规律,到了纤芯与包层的分界处,正好降到与包层区域的折射率(n:)相等的数值; 渐变型光纤的剖面折射率如此分布的主要原因是为了降低多模光纤的模式色散,增加光纤的传输容量。
(2)按传播模式的数量分类可分为多模光纤和单模光纤众所周知,光是一种频率极高的电磁波,当它在波导——光纤中
传播时,根据波动光学理论和电磁场理论,需要用麦克斯韦方程组来解决其传播方面的问题。而通过繁琐地求解麦克斯韦方程组之后就会发现,当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时,光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播。
在工作波长一定的情况下,光纤中存在多个传输模式,这种光纤就称为多模光纤。多模光纤的横截面折射率分布有均匀的和非均匀两种,前者称为阶跃型多模光纤,后者称为渐变型多模光纤。多模光纤的传输特性较差、带宽较窄、传输容量较小。
在工作波长一定的情况下,光纤中只有一种传输模式的光纤,称为单模光纤。单模光纤只能传输基模(最低阶模),不存在模问的传输时延差,具有比多模光纤大得多的带宽,这对于高速传输是非常重要的。
(3)按工作波长分类可分为短波长光纤与长波长光纤。
1)短波长光纤:在光纤通信发展的初期,人们使用的光波的波长在O.6~O.9um范围内习惯上把在此波长范围内呈现低衰耗的光纾称为短波长光纤。短波长光纤属早期产品,目前很少采用。
2)长波长光纤:随着研究工作的不断深入,人们发现在波长1.3um和1.5um附近,石英光纤的衰耗急剧下降。不仅如此,在此波长范围内石英光纤的材料色散也大大减小。因此,人们的研究工作又迅速转移,并研制出在此波长范围内衰耗更低,带宽更宽的光纤,习惯上把工作在1.0~2.0um波长范围内的光纤称之为长波长光纤。长波长光纤因具有衰耗低、带宽宽等优点,特别适用于长距离、大容量的光纤通信。
(4)按套塑类型分类可分为紧套光纤与松套光纤。
1)紧套光纤:是指二次、三次涂覆层与预涂覆层及光纤的纤芯、包层等紧密地结合在一起的光纤。目前此类光纤居多。
未经套塑的光纤,其衰耗一温度特性是十分优良的,但经过套塑之后其温度特性下降。这是因为套塑材料的膨胀系数比石英高得多,在低温时收缩较厉害,压迫光纤发生微弯曲,增加了光纤的衰耗。
2)松套光纤:是指经过预涂覆后的光纤松散地放置在一塑料管之内,不再进行二次、三次涂覆。
松套光纤的制造工艺简单,其衰耗一温度特性与机械性能也比紧套光纤好,因此越来越受到人们的重视。
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