全面揭密光纤各种不同的分类方法

　　目前光纤的种类繁多,虽然网上有好多关于光纤的分类，但是我认为还不够全面总是很片面。今天我就借这个机会给朋友们揭密一下光纤的比较全面的分类方法。有不全面的地方还请朋友们加以补充或多提宝贵意见。

　　
　　据我了解目前光纤的分类方法大致有四种，即按套塑类型分类，按传播模式分类、按工作波长分类和光纤剖面折射率分布分类等。此外按光纤的组成成份分类，除目前zui常应用的石英光纤之外，还有塑料光纤与含氟光纤等。
　　
　　一、按套塑类型分类──紧套光纤与松套光纤
　　
　　（一）紧套光纤
　　
　　所谓紧套光纤是指二次、三次涂敷层与予涂敷层及光纤的纤芯，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──温度特性本是十分优良的，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。
　　
　　（二）松套光纤
　　
　　所谓松套光纤是指，经过予涂敷后的光纤松散地放置在一塑料管之内，不再进行二次、三次涂敷。松套光纤的制造工艺简单，其衰耗──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。
　　
　　二、按传播模式分类──多模光纤与单模光纤
　　
　　传播模式概念
　　
　　我们知道，光是一种频率*（3×1014赫兹）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，需要用麦克斯韦式方程组来解9决其传播方面的问题。而通过繁琐地求解麦氏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，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等（其中m、n=0、1、2、3、……）。其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模。
　　
　　（一）多模光纤
　　
　　当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1微米），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式会具有不同的传播速度与相位，因此经过长距离的传输之后会产生时延，导致光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。计算多模光纤中传播模式数量的经典公式为NV=142，其中V为归一化频率。例如当V=38时，多模光纤中会存在三百多种传播模式。模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。其纤芯直径d1，大约在50微米左右。
　　
　　（二）单模光纤
　　
　　根据电磁场理论与求解麦氏方程组发现，当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相比拟时，如芯径d1在5～10微米范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。
　　
　　由于它只允许一种模式在其中传播，从而避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。
　　
　　其实，准确地讲要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，即其归一化频率V≤2.4048。
　　
　　由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以对其制造工艺提出了更苛刻的要求。
　　

　　三、按工作波长分类──短波长光纤与长波长光纤
　　
　　（一）短波长光纤
　　
　　在光纤通信发展的初期，人们使用的光波之波长在0.6～0.9微米范围内（典型值为0.85微米），习惯上把在此波长范围内呈现低衰耗的光纤称作短波长光纤。短波长光纤属早期产品，目前很少采用。
　　
　　（二）长波长光纤
　　
　　后来随着研究工作的不断深入，人们发现在波长1.31微米和1.55微米附近，石英光纤的衰耗急剧下降如图2.4所示。不仅如此，而且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衰耗更低，带宽更宽的光纤，习惯上把工作在1.0～2.0微米波长范围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。
　　

　　四、按折射率分布分类──阶跃光纤与渐变光纤
　　
　　（一）阶跃光纤
　　
　　所谓阶跃光纤是指：在纤芯与包层区域内，其折射率分布分别是均匀的，其值分别为n1与n2，但在纤芯与包层的分界处，其折射率的变化是阶跃的阶跃光纤是早期光纤的结构方式，后来在多模光纤中逐渐被渐变光纤所取代（因渐变光纤能大大降低多模光纤所*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，阶跃光纤结构又作为单模光纤的结构形式之一。
　　


　　（二）渐变光纤
　　
　　所谓渐变光纤是指：光纤轴心处的折射率zui大（n1），而沿剖面径向的增加时时8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n2相等的数值；在包层区域中其折射率的分布是均匀的即为n2。至于渐变光纤的剖面折射率为何做如此分布，其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，详见图4部分。

    转载请注明出处http://www.yzrdkj.com/html/20140518115210734.html