光纤基本结构

纤芯和包层构成的同心玻璃体光纤基本结构01基本概念介绍包层成分模型光纤的分类按折射率分类目录03050204基本信息由纤芯和包层构成的同心玻璃体，呈柱状。在石英系光纤中纤芯是由高纯度二氧化硅SiO2（石英玻璃）和少量掺杂剂如五氧化二磷和二氧化锗构成，掺杂剂用来提高纤芯的折射率（n1）。纤芯的直径（2a）一般为2～50μm。基本概念介绍基本概念介绍实用的光纤是比人的头发丝稍粗的玻璃丝，通信用光纤的外径一般为125~140μm。一般所说的光纤是由纤芯和包层组成，纤芯完成信号的传输，包层与纤芯的折射率不同，将光信号封闭在纤芯中传输并起到保护纤芯的作用。工程中一般将多条光纤固定在一起构成光缆。图2、图3给出了光纤和光缆的一般结构。图2光纤的一般结构图3四芯光缆剖面示意图光纤的分类光纤的分类（1）根据光纤横截面上折射率的不同，可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤，阶跃型光纤的纤芯和包层间的折射率分别是一个常数，在纤芯和包层的交界面，折射率呈阶梯型突变。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小，在纤芯与包层交界处减小为包层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线；（2）按传输模式分：分为单模光纤（SingleModeFiber）和多模光纤（MultiModeFiber）。光以一特定的入射角度射入光纤，在光纤和包层间发生全反射，从而可以在光纤中传播，即称为一个模式。当光纤直径较大时，可以允许光以多个入射角射入并传播，此时就称为多模光纤；当直径较小时，只允许一个方向的光通过，就称单模光纤。由于多模光纤会产生干扰、干涉等复杂问题，因此在带宽、容量上均不如单模光纤。实际通信中应用的光纤绝大多数是单模光纤。二者的区别如图4所示。

图4单模光纤与多模光纤其中，单模光纤又可以按照最佳传输频率窗口分为：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型单模光纤是将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1.31μm，相关国际标准为ITU-TG.652。色散位移型单模光纤是将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1.31μm和1.55μm，相关国际标准为ITU-TG.653。设计色散位移型单模光纤的目的是使光纤较好地工作在1.55μm处，这种光纤可以对色散进行补偿，使光纤的零色散点从1.31μm处移到1.55μm附近。这种光纤也称为1.包层成分包层成分包层的主要成份也是高纯度二氧化硅和少量掺杂氟或硼，掺杂用来降低包层的折射率（n2）。光纤的外径（2b）为125μm。实用的光纤中为增加光纤的机械强度，在包层之外还要加涂覆层。在涂覆层外就是塑料护套。按折射率分类按折射率分类按横截面上折射率分布，光纤分为突变型和渐变型，见图5。图5光纤中光波的传输形式突变型折射率光纤纤芯和包层的折射率都为一常数，纤芯折射率略高于包层，在两者界面处折射率有一个突变界面的光纤。突变型又称阶跃型或阶梯型。光在突变型光纤里传输呈直线锯齿形轨迹。其芯径为5μm，见图5（a），制造较容易，使用较方便，色散大，带宽低于100MHz·km，适合在短距离和信息容量小的通信系统中使用。

渐变型折射率光纤折射率沿芯径从中心向外逐渐变小，包层为一常数的光纤。渐变型又称梯度型。光在光纤里是沿着连续弯曲途径前进的。渐变型光纤中有代表性的是折射率沿径向按抛物线变化的光纤，这种光纤的色散小，带宽比突变型光纤大1～2个数量级，适合于中距离的光纤通信系统使用，见图5（b），光纤几何特性参数有直径，直径偏差，不圆度，同心度误差和偏心率等。纤芯直径：确定纤芯中心的圆的直径，纤芯中心是指能包含整个纤芯在内的最小圆的圆心。包层直径：确定包层中心的圆的直径。包层中心是指能包含整个包层在内的最小圆的圆心。平均纤芯直径：两条通过纤芯中心的弦长的平均值。它们分别是连接纤芯和包层分界面上两相对点的最长和最短直线。模型模型光纤基本结构模型是指光纤层状的构造形式。由纤芯、包层和涂覆层构成。呈同心圆柱形。常用石英系光纤的纤芯和包层均由高纯度石英玻璃和少量掺杂剂构成。掺杂剂用以使纤芯的折射率稍高于包层的折射率。涂覆层用以保护光纤免受机械损伤。按光纤横截面上折射率分布，可分为突变型(阶跃型)光纤和渐变型光纤-前者的纤芯和包层折射率分布均为常数，而在其界面处发生折射率