光纤的常见类型有哪些?都具有什么特性?
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光纤是以玻璃或者塑料制成的纤维,作为光的传导介质,使用光脉冲的形式来传输信号,光纤一般封装在塑料外护套或铠装外护套中进行保护,使其能够抵抗恶劣的环境条件。因此光纤被广泛应用于商业、政府、军事等各行业的语音、视频和数据传输中。光纤因为其速度快、损耗低、尺寸小、抗干扰能力强、信息承载能力大的优势,在电信和数据通信的领域发挥着巨大的作用,同时,不断增长的带宽需求也推动着光纤市场需求的显着增长。常见的光纤分为以下几类:
单模光纤
光纤中的“模式”指的是光传播的路径。单模光纤的纤芯直径很小,只有8-10μm,它只能传输一个模式的信号波,光以直线沿纤芯中心轴线方向传播,这大大减少了光反射并且降低了衰减。单模光纤比多模光纤成本更高,通常用于长距离、大容量的网络连接。
单模光纤这是指在工作波长中,只能传输一个传播模式的光纤,通常简称为单模光纤(SMF:Single ModeFiber)。目前,在有线电视和光通信中,是应用最广泛的光纤。由于,光纤的纤芯很细(约10μm)而且折射率呈阶跃状分布,当归一化频率V参数<2.4时,理论上,只能形成单模传输,光以直线沿纤芯中心轴线方向传播,这大大减少了光反射并且降低了衰减。单模光纤比多模光纤成本更高,通常用于长距离、大容量的网络连接。
另外,SMF没有多模色散,不仅传输频带较多模光纤更宽,再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使传输频带更加拓宽。SMF中,因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤(DePr-essed Clad Fiber),其包层形成两重结构,邻近纤芯的包层,较外倒包层的折射率还低。
多模光纤
多模光纤有比单模光纤更大的纤芯直径,为50μm和62.5μm。多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤(MMF:MUlti ModeFiber)。可以承载多路光信号的传送。正因为此所以多模光纤存在很大的模间色散,其传输性能较差、频带较窄、容量小,因此,多模光纤通常用于短距离传输。由于传输模式可达几百个,与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。多模光导纤维做成的光缆可用于通信,它的传导性能良好,传输信息容量大,一条通路可同时容纳数十人通话。可以同时传送数十套电视节目,供自由选看。
塑料光纤 (POF)
塑料光纤(POF) 是一种大芯径阶跃折射率光纤,纤芯直径为 1 mm。大尺寸使其安装和与器件、光源、探测器等的连接更加容易,即使是非专业人士也能够完成这些操作。同时,使用塑料光纤的成本也相对更低,所以对于不需要远距离高带宽的应用需求,塑料光纤更具备竞争力,是短距离数据传输的不错选择。
光子晶体光纤
光子晶体光纤(photoniccrystalfiber,PCF)是由ST.J.Russell等人于1992年提出的。对石英光纤来说,PCF的结构特点是在其中间沿轴向均匀排列空气孔,这样从光纤端面看,就存在一个二维周期性的结构,如果其中一个孔遭到破坏和缺失,则会出现缺陷,利用这个缺陷,光就能够在其中传播。PCF与普通单模光纤不同,由于它是由周期性排列空气孔的单一石英材料构成,所以有中空光纤(holeyfiber)或微结构光纤(micro-structuredfiber)之称。PCF具有特殊的色散和非线性特性,在光通信领域将会有广泛的应用。
PCF引人注目的一个特点是,结构合理,具备在所有波长上都支持单模传输的能力,即所谓的"无休止单模"特性(endlesslysingle-mode),这个特性已经有了很好的理论解释。这需要满足空气孔足够小的条件,空气孔径与孔间距之比必须不大于0.2。空气孔较大的PCF将会与普通光纤一样,在短波长区会出现多模现象。
聚合物光纤
目前通信的主干线已实现了以石英光纤为基质的通信,但是,在接入网和光纤入户(FTTH)工程中,石英光纤却遇到了较大的困难。由于石英光纤的纤芯很细(6?10μm),光纤的耦合和互接都面临技术困难,因为需要高精度的对准技术,因此对于距离短、接点多的接入网用户是一难题。
而聚合物光纤(polymeropticalfiber,POF)由于其芯径大,故可以使用廉价而又简单的注塑连接器,并且其韧性和可挠性均较好,数值孔径大,可以使用廉价的激光源,在可见光区有低损耗的窗口,适用于接入网。聚合物光纤是目前FTTH工程中最有希望的传输介质。