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光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫,,是一種由玻璃或塑料制成的纖維,,可作為光傳導(dǎo)工具,傳輸原理是光的全反射,。前香港中文大學(xué)校長高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想,,高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎。
通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆,。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護結(jié)構(gòu)包覆,,包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護層和絕緣層可防止周圍環(huán)境對光纖的傷害,,如水,、火、電擊等,。
1.光纖結(jié)構(gòu):光纖裸纖一般分為三層:中心是高折射率芯層,,中間為低折射率包層,最外是加強用的涂層,。
2.光纖數(shù)值孔徑:入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸,,只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度的半角正弦稱為光纖的數(shù)值孔徑,。
3.光纖的種類:光纖的種類很多,,根據(jù)用途不同,所需要的功能和性能也有所差異,。光纖的分類主要是從工作波長,、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法幾方面,。對于通信用的光纖,,其設(shè)計和制造的原則基本相同,諸如:①損耗??;②有一定帶寬且色散小,;③接線容易,;④易于成纖;⑤可靠性高,;⑥制造比較簡單,;⑦價廉等。
(1)按工作波長分類:紫外光纖,、可見光纖,、近紅外光纖、紅外光纖,。
(2)按折射率分布分類:階躍(SI)型光纖、漸變(又稱梯度)(GI)型光纖,、其它(如三角型,、W型、凹陷型等),。
(3)按傳輸模式分類:單模光纖(含偏振保持光纖,、非偏振保持光纖)、多模光纖,。
(4)按原材料分類:石英光纖,、多組份玻璃光纖、塑料光纖,、復(fù)合材料光纖(如塑料包層,、液體纖芯等)、紅外材料等,。
(5)按制造方法分類:預(yù)制棒有VAD,、CVD,PCVD,、MCVD,、OCVD等;拉絲有棒管法(Rod intube)和坩鍋法等,。
石英光纖:石英光纖(Silica Fiber)是以二氧化硅(SiO2)為主要原料,,并按不同的摻雜量,來控制纖芯和包層的折射率分布的光纖。石英系列光纖,,具有損耗低,、寬帶寬的特點。石英光纖與其它原料的光纖相比,,還具有從紫外光到近紅外光(190-2500nm)的全光譜透過的特點,。
多組份玻璃光纖:多組份玻璃光纖作為復(fù)合光纖(Compound Fiber)是在SiO2原料中,適當(dāng)混合諸如氧化鈉(Na2O),、氧化硼(B2O3),、氧化鉀(K2O)等氧化物制作的,其特點是比石英玻璃的軟化點低且纖芯與包層的折射率差很大,。
塑料包層光纖:塑料包層光纖(Plastic Clad Fiber)是將高純度的石英玻璃作成纖芯,,而將折射率比石英稍低的如硅膠、樹脂等塑料作為包層的階躍型光纖,。它與石英光纖相比,,具有纖芯粗、數(shù)值孔徑(NA)高的特點,。因此,,易與發(fā)光二極管LED光源結(jié)合,損耗也較小,。
塑料光纖:塑料光纖的纖芯和包層都是用塑料(聚合物)作成的,。早期產(chǎn)品主要用于裝飾和導(dǎo)光照明及近距離的光通信中。原料主要是PMMA,、聚苯乙?。≒S)和聚碳酸酯(PC)。損耗受到塑料固有的C-H結(jié)合結(jié)構(gòu)制約,,一般每km可達幾十dB,。
單模光纖:單模光纖是指在工作波長中,只能傳輸一個傳播模式的光纖,,通常簡稱為單模光纖(SMF:Single ModeFiber),。SMF沒有多模色散,傳輸頻帶較多模光纖更寬,。
多模光纖:可以傳輸多個模式的光纖稱作多模光纖(MMF:MUlti ModeFiber),。MMF按折射率分布進行分類時,有:漸變(GI)型和階躍(SI)型兩種,。GI型的折射率以纖芯中心為最高,,沿向包層徐徐降低。由于SI型光波在光纖中的反射前進過程中,,產(chǎn)生各個光路徑的時差,,致使射出光波失真,,其結(jié)果是傳輸帶寬變窄。