第一部分　光纤理论与光纤结构

　　一、光及其特性：

　　1.光是一种电磁波

　　可见光部分波长范围是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850，1300，1550三种。

　　2.光的折射，反射和全反射。

　　因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

　　二、光纤结构及种类：

　　1.光纤结构：

　　光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。

　　2.数值孔径：

　　入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同（AT&T??CORNING）。

　　3.光纤的种类：

　　A.按光在光纤中的传输模式可分为：单摸光纤和多模光纤。

　　　多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。

　　　单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。

　　B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

　　常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。

　　色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。

　　C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

　　突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。

　　渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

　　4.常用光纤规格：

　　单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

　　多模：50/125μm，欧洲标准

　　　　62.5/125μm，美国标准

　　　　工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm

　　塑料：98/1000μm，用于汽车控制

　　三、光纤制造与衰减：

　　1.光纤制造：

　　现在光纤制造方法主要有：管内CVD（化学汽相沉积）法，棒内CVD法，PCVD（等离子体化学汽相沉积）法和VAD（轴向汽相沉积）法。

　　2.光纤的衰减：

　　造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。

　　本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

　　弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。

　　挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

　　杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。

　　不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

　　对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8μm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。

　　四、光纤的优点：

　　1.光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。

　　2.无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。

　　3.不受电磁场和电磁辐射的影响。

　　4.重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆，直径为0.5英寸，重量450P/KM。

　　5.光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。

　　6.使用环境温度范围宽。

　　7.化学腐蚀，使用寿命长。