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光纤

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中文名称：光纤 外文名称：optical fiber 其他名称：光导纤维 应用学科：电力；输电线路

微细的光纤( optical fiber )，封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。

通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光缆分为：光纤，缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。

在多模光纤中，芯的直径是50μm和62.5μm两种， 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 以使光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。

原理

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(纳米)。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：850nm，1310nm，1550nm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。

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.光纤数值孔径：

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：

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光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：①损耗小；②有一定带宽且色散小；③接线容易；④易于成统；⑤可靠性高；⑥制造比较简单；⑦价廉等。光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，兹将各种分类举例如下。

（1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。

（2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

（3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤。

（4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。

（5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。

光纤分类

根据不同光纤的分类标准的分类方法，同一根光纤将会有不同的名称。

按光纤的材料分类

按照光纤的材料，可以将光纤的种类分为石英光纤和全塑光纤。

石英光纤一般是指由掺杂石英芯和掺杂石英包层组成的光纤。这种光纤有很低的损耗和中等程度的色散。目前通信用光纤绝大多数是石英光纤。

全塑光纤是一种通信用新型光纤，尚在研制、试用阶段。全塑光纤具有损耗大、纤芯粗(直径100～600μm)、数值孔径(NA)大(一般为0.3～0.5，可与光斑较大的光源耦合使用)及制造成本较低等特点。目前，全塑光纤适合于较短长度的应用，如室内计算机联网和船舶内的通信等。

按光纤剖面折射率分布分类

按照光纤剖面折射率分布的不同，可以将光纤的种类分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

按传输模式分类

按照光纤传输的模式数量，可以将光纤的种类分为多模光纤和单模光纤。

单模光纤是只能传输一种模式的光纤。单模光纤只能传输基模(最低阶模)，不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的模场直径仅几微米(μm)，其带宽一般比渐变型多模光纤的带宽高一两个数量级。因此，它适用于大容量、长距离通信。

按照国际标准规定分类(按照ITU-T 建议分类)

为了使光纤具有统一的国际标准，国际电信联盟(ITU-T)制定了统一的光纤标准(G 标准)。按照ITU-T 关于光纤的建议，可以将光纤的种类分为：

G.651 光纤(50/125μm 多模渐变型折射率光纤)

G.652 光纤(非色散位移光纤)

G.653 光纤(色散位移光纤DSF)

G.654 光纤(截止波长位移光纤)

G.655 光纤(非零色散位移光纤)。

为了适应新技术的发展需要，目前G.652 类光纤已进一步分为了G.652A、G.652B、G.652C 三个子类，G.655 类光纤也进一步分为了G.655A、G.655B 两个子类。

按照IEC 标准分类，IEC 标准将光纤的种类分为

A 类多模光纤：

A1a 多模光纤(50/125μm 型多模光纤)

A1b 多模光纤(62.5/125μm 型多模光纤)

A1d 多模光纤(100/140μm 型多模光纤)

B 类单模光纤：

B1.1 对应于G652 光纤，增加了B1.3 光纤以对应于G652C 光纤

B1.2 对应于G654 光纤

B2 光纤对应于G.653 光纤

B4 光纤对应于G.655 光纤

视频

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