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中年|[普及知识]光纤结构和分类


中年|[普及知识]光纤结构和分类
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（一）光纤的结构
通信用的光纤是指由透明、通光性能良好的材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层被覆 ， 并将射入纤芯的光信号 ， 经包层界面的全反射 ， 使光信号保持在纤芯中传播的媒介 ， 达到传输通信信号的目的 。 光纤的基本结构如图1.4所示 。 光纤结构的关键就是保证纤芯的折射率比包层的折射率稍大 。 通信用光纤的外径一般为125μm；但纤芯直径存在差异 ， 如多模光纤的为50μm左右 ， 单模光纤的为10μm左右 。
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图1.4 光纤的基本结构

只有纤芯和包层的光纤 ， 就是光纤接续时剥除涂覆层后的裸光纤 。 它的强度较差 ， 尤其是柔软性差 ， 为达到实际使用的要求 ， 在光纤制造过程中 ， 在裸纤从高温炉拉出后2s内立即进行涂覆 ， 经过涂覆后的光纤才能用来制造光缆 ， 满足通信传输的要求 ， 通常所说的光纤就是指这种涂覆光纤 。 如图1.5所示为使用最广泛的两种套塑光纤的结构 。 如图1.5（a）所示为紧套光纤 ， 预涂覆层、缓冲层、二次涂覆层（尼龙或聚乙烯等塑料套管）等与包层紧密地结合在一起 ， 光纤在套管内不能自由活动 ， 常见的如尾纤；如图1.5（b）所示为松套光纤 ， 就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管 ， 光纤可以在套管中自由活动 ， 松套光纤的制造工艺简单 ， 其衰耗特性、温度特性与机械性能也比紧套光纤好 ， 因此被大量采用 。
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图1.5 套塑光纤的结构
（二）光纤的分类
光纤的分类方法很多 ， 主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、套塑方法、原材料性质、制造方法和用途等归纳的 ， 现将各种常用的分类方法列举如下 。
1.按工作波长分类

按工作波长可分为紫外光纤、可见光光纤、近红外光纤、红外光纤（波段分别为0.85μm、1.3μm、1.55μm、1.625μm） 。 通信中常用的为红外光纤 ， 具体分类和使用参见表1.2 。
【中年|[普及知识]光纤结构和分类】表1.2 通信中常用光纤分类表
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2.按折射率分布分类
按折射率可分为阶跃（突变）（SI）型、渐变（梯度）（GI）型及其他（如三角形、双包层型、凹陷型等） 。 三种常用光纤结构及传输情况如图1.6所示 。
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图1.6 三种常用光纤结构及传输情况
（1）阶跃型多模光纤（Step-IndexFiber ， SIF）如图1.6（a）所示 ， 纤芯折射率为n1保持不变 ， 到包层突然变为n2 。 这种光纤一般纤芯直径2a=50～80μm ， 光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播 ， 特点是信号畸变大 。
（2）渐变型多模光纤（Graded-IndexFiber ， GIF）如图1.6（b）所示 ， 在纤芯中心折射率最大为n1 ， 沿径向r向外逐渐变小 ， 直到包层变为n2 。 这种光纤一般纤芯直径2a=50μm ， 光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播 ， 特点是信号畸变小 。

（3）单模光纤（Single-Mode Fiber ， SMF）如图1.6（c）所示 ， 其折射率分布和阶跃型光纤相似 ， 纤芯直径2a=8～10μm ， 光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播 。 因为这种光纤只能传输一种模式 ， 所以称为单模光纤 ， 其信号畸变很小 。


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