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单模光纤的类型 －1
有不同类型的单模光纤，它们按照其衰减范围、色散（CD）值以及模式 色散（PMD）系数被分类。ITU-T已经提供了一组标准以便对单模光 纤进
光纤的传输 特性－衰减
光在光纤中的传输采用三个基本单元：一台发射机，一台接收机以及一 个 传输媒质，通过此媒质，信号由一端被传送到另一端。光纤的使用在 系统 中引入了衰减与色散。衰减会增加对发射机功率的要求，以便满足 接受的 功率要求。而另一方面，色散限制了能够在光纤中传输的数据的 带宽。 衰减 当光信号通过光纤传输时，它的功率电平减少。功率电平的增加以 dB或者每单位距离上的损耗的比率（dB/km）来表示。 光纤光谱衰减：光在光纤中传输的两个主要的损耗机制是光吸收与光散 射。 光吸收 由于分子谐振与波长的不纯，光能量被转化为热能，光在光纤材 料中被吸 收。例如氢与氢氧化物的谐振出现在大约1244 nm与1383 nm。 瑞利散射 散射，主要是瑞利散射，也会造成衰减。散射引起光能在所有 方向上的色 散，有些能量跑出光纤纤芯。这一光能中的小部分被返回到 纤芯中，被称 为后向散射。 前向光散射（喇曼散射）与后向光散射（布里渊散射）是两个附加散射 现 象，它们在高功率条件下出现于光材料内。 衰减取决于光纤类型与波长。例如，瑞利散射与波长的四次方称成反比。 如果画出一条光纤的吸收光谱与激光器波长的关系曲线，则可以看到光 纤 的某些特性。下图说明了入射光波长与全部光纤衰减之间的关系。
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多模光纤的类型
ITU-T G.651 标准定义了50／125μm渐变折射率多 模光纤光缆的特性。在多模光纤应用中，对于带宽 不断增加的需求，包括G比特以太网（GigE）与10 GigE，已经产生了三种不同 ISO 类别的定义。
光通信
光通信系统的原理是通过一条光纤将一个信号传送到远端的 接收机上。在发送端，电信号被转换为光信号，并且在接收 端被转换回原来的电信号。与其它传输方式，例如与铜缆以 及无线通信系统相比，光纤通信具有几个优点。
• 信号可以被长距离（200 km）发送，无需再生 • 传输对电磁干扰不敏感。此外，光纤不导电，因此，实际上对于射频 干扰不敏感 • 光纤系统比铜缆或者同轴电缆系统能够提供更大的容量 • 光缆比铜缆重量更轻、体积更小。因此，光缆能够在一个更小的空间 内容纳更大数量的光纤。例如，单模光纤光缆能够包含144根光纤。 • 光纤可靠性好，灵活性非常高，对于振动不敏感 • 光纤能够使用25年（相对地，卫星通信系统能够使用10年） • 光纤的工作温度是可变的，但是，通常光纤的工作温度范围是-40℃ 到 +80℃
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传输原理
光线以不同的角度进入光纤，按照不同的路线传输。 以非常小的角度进入纤芯中心的光线将会经过一个 相对直接的路径来通过光纤的中心。以非常大的入 射角度或者接近光纤纤芯外侧边缘的角度进入纤芯 中心的光线将会经过一个相对不直接的、更长的路 径来通过光纤的中心，并且通过光纤的时间会更长。 由一个给定入射角以及给定入射点所产生的每条路 径将会产生一个模式。每个模式通过光纤进行传输 都一定程度地被衰减。
光纤类型－多模光纤
对于渐变折射率多模光纤，典型的衰减为： 850 nm 处为：3 dB/km 1300 nm 处为：1 dB/km 对于渐变折射率多模光纤，典型的数值孔径为：0 .2 对于渐变折射率多模光纤，典型的带宽长度积为： 850 nm 处为：160 MHz· km 1300 nm 处为：500 MHz· km 折射率的典型值为 : 850 nm 处对于62.5μm为：1.49 850 nm 处对于50μm为：1.475，1300 nm 处对于50μm为：1.465


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模场直径
单模光纤的模场直径（MFD）可以被表示为大部分光能所通过的光纤的部 分。 MFD大于芯径的物理尺寸。这就是说，一根物理芯径为8μm的光纤可能会产生 9.5μm的模场直径。这一现象的发生是由于一些光能量还通过包层进行传输。 在熔接过程中，大的模场直径对于横向偏移比较不敏感，但是，它们对于 在 安装或者布线过程中由于弯曲引起的损耗更加敏感。 有效面积：有效面积是用于定义模场直径的另一个术语。有效面积是对应于 模场直径的光纤面积。 有效面积（或者模场直径）对于非线性效应具有直接的影响，非线性效应直 接依赖于入射到光纤内的光功率密度。光功率密度越高，非线性效应的 关联 性越高。 一条光纤的有效面积决定了光的功率密度。对于一个给定的功率电平，一 个 小的有效面积将会提供高功率密度。因此，对于一个更大的有效面积， 功率 得到更好的分布，功率密度变得不重要。换句话说，有效面积越小， 非线性 效应的可能性越高。 标准单模光纤的有效面积大约是 80μm，对于补偿光纤，它可以低至30μm。 一条光纤的有效面积经常被包括在光纤名的描述中，例如 康宁的LEAF光纤 （大有效面积光纤）。
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传输原理
一束光线以一个小的入射角α进入一条光纤。光缆通过其纤芯 接收光的容 量（最大可接受值）是由其数值孔径（NA）确定 的： 其中， αn 是最大可入射角（即，反射与折射之间的限值）， n1 是纤芯折射率， n2 是包层折射率。
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带宽
带宽被定义为能够被光纤发送的频率范围的宽度。 带宽决定了一个信道在给定的距离上沿着光纤被传 送最大的发送信息容量。带宽被表示为：MHz· km。在 多模光纤内，带宽主要受模式色散的限制；而在单 模光纤内，对带宽几乎没有限制。
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光传输 – 反射
反射是光线在两个不同的传输媒质之间的界面处方 向的突然改变。在这种 情况下，光线返回到它所来 自的媒质中。如果α<α0, 则光线被全反射，并保 留在纤芯内。
多模光纤的要优点是它容易与光源以及其它光纤进行耦合，光源（发射 机）成本低，并且具有简单的连接与熔接特性。然而，它具有相对较高 的 衰减、低带宽，使得光在多模光纤内的传输被限制于短距离。
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光纤类型-多模光纤
根据光线在光纤中的传播方式，光纤被分为不同类型（多模或单模）。 光 纤类型与光纤纤芯和包层的直径紧密相关。 多模光纤，由于它具有大的纤芯，能够采用不同的传输路径（多个模式） 来传输光。由于这一原因，多模光纤对于模式色散非常敏感。
单、多模光纤
光纤的类型
9/125 µm
50/125 µm
62.5/125 µm
100/140 µm
人的头发直径大约是80 µ m
200Байду номын сангаас240 µm
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光传输 – 折射
光线在光纤中的传播按照 Snell-Descartes（斯涅 耳－笛卡尔）定律。当光线入射到光纤的全入射角 圆锥内时，光线的一部分被导入到光纤中。 折射: 折射是光线在两个不同的传输媒质之间的界 面处的弯曲。如果α>α0, 则 光线被折射，不能被 纤芯捕捉
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光纤类型－单模光纤
单模光纤的优势是其在带宽与衰减方面更高的性能。单模光纤芯径的减小 使得 光只能以一种模式传输，完全消除了模式色散。 采用合适的色散补偿器件，一根单模光纤能够能够在超长距离上承载10 Gbit/s 与40 Gbit/s信号。通过入射波长略有不同的多个信号（波分复用），系统承载 容量还可以被进一步增加。 单模光纤的小芯径通常需要更昂贵的光源与调节系统来获得有效的耦合。 此外， 熔接与连接性也变得更加复杂。然而，对于高性能系统或者对于长度超过几公里 的系统，单模光纤都还是最好的解决方案。 单模光纤的典型尺寸包括一个8到12μm的纤芯以及125μm的包层，典型的纤芯－ 包层角度是8.5o。单模光纤的折射率通常为1.465。 由于单模光纤的小芯径减少了传输模式数，沿着纤芯一次仅有一条光线传 输。