光纖基本結(jié)構(gòu)

纖芯和包層構(gòu)成的同心玻璃體光纖基本結(jié)構(gòu)01基本概念介紹包層成分模型光纖的分類按折射率分類目錄03050204基本信息由纖芯和包層構(gòu)成的同心玻璃體，呈柱狀。在石英系光纖中纖芯是由高純度二氧化硅SiO2（石英玻璃）和少量摻雜劑如五氧化二磷和二氧化鍺構(gòu)成，摻雜劑用來提高纖芯的折射率（n1）。纖芯的直徑（2a）一般為2～50μm?；靖拍罱榻B基本概念介紹實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125~140μm。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)。圖2光纖的一般結(jié)構(gòu)圖3四芯光纜剖面示意圖光纖的分類光纖的分類（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（SingleModeFiber）和多模光纖（MultiModeFiber）。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，即稱為一個模式。當光纖直徑較大時，可以允許光以多個入射角射入并傳播，此時就稱為多模光纖；當直徑較小時，只允許一個方向的光通過，就稱單模光纖。由于多模光纖會產(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。

圖4單模光纖與多模光纖其中，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1.31μm，相關(guān)國際標準為ITU-TG.652。色散位移型單模光纖是將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1.31μm和1.55μm，相關(guān)國際標準為ITU-TG.653。設(shè)計色散位移型單模光纖的目的是使光纖較好地工作在1.55μm處，這種光纖可以對色散進行補償，使光纖的零色散點從1.31μm處移到1.55μm附近。這種光纖也稱為1.包層成分包層成分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。實用的光纖中為增加光纖的機械強度，在包層之外還要加涂覆層。在涂覆層外就是塑料護套。按折射率分類按折射率分類按橫截面上折射率分布，光纖分為突變型和漸變型，見圖5。圖5光纖中光波的傳輸形式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的最長和最短直線。模型模型光纖基本結(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。涂覆層用以保護光纖免受機械損傷。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