单模光纤基膜计算
02-单模光纤 (P04)
匹配包层/全贝®低水峰/大保实®单模光纤M C S M F i b e r/F u l l B a n d®F i b e r/L A P O S H®F i b e r发布日期Issue Date：2006.8匹配包层M C S M 全贝®低水峰F u l l B a n d®大保实®L A P O S H®光学特性Optical Characteristics衰减Attenuation @ 1310 nm ≤ 0.36 dB/km ≤ 0.35 dB/km@1383 nm ≤ 0.35 dB/km(氢老化后After H2 aging)@1550 nm ≤ 0.22 dB/km ≤ 0.21 dB/km≤ 0.22 dB/km @1625 nm ≤0.22 dB/km ≤ 0.25 dB/km波长范围内的色散Dispersion coefficient 1530~1565 nm 2.0~6.0 ps/(nm·km) 1565~1625 nm 4.5~11.2 ps/(nm·km) 1285~1340 nm -3.0~3.0 ps/(nm·km) -3.0~3.0 ps/(nm·km)@1550 nm ≤ 18 ps/(nm·km) ≤ 18 ps/(nm·km)@1625 nm ≤ 22 ps/(nm·km)零色散波长Zero dispersion wavelength 1302~1322 nm 1302~1322 nm ≤1520 nm零色散斜率Zero dispersion slope≤ 0.091 ps/(nm2·km) ≤ 0.089 ps/(nm2·km) ≤ 0.084 ps/(nm2·km) 零色散斜率（典型值）Zero dispersion slope (Typical) 0.078 ps/(nm2·km)偏振模色散系数（PMD）Polarization Mode Dispersion单根光纤最大值Maximum Individual Fiber≤ 0.2 ps/√km ≤ 0.2 ps/√km ≤ 0.1 ps/√km 光纤链路值Design Link Value≤ 0.08 ps/√km ≤ 0.08 ps/√km光纤截止波长λc Fiber cut-off wavelength λc1180~1330 nm 1180~1330 nm光缆截止波长λcc Cable cut-off wavelength λcc ≤ 1260 nm≤ 1260 nm≤ 1480 nm模场直径（MFD）Mode field diameter (MFD) @ 1310 nm9.2 ± 0.4 µm 9.2 ± 0.4 µm 9.6 ± 0.5 µm @ 1550 nm 10.4 ± 0.8 µm 10.4 ± 0.8 µm有效群折射率（典型值）Group Index of Refraction（Typical）@ 1310 nm 1.466 1.466@ 1550 nm 1.467 1.467 1.469环境特性Environmental Characteristics（@1310nm/@1550nm）温度附加衰减△α (-60℃~+85℃)Attenuation at temperature cycling △α (-60℃~+85℃)≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km温度-湿度循环附加衰减(-10℃~+85℃, 90%相对湿度）Attenuation at temperature-humidity cycling(-10℃~+85℃, 90% R.H.)≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km加速老化附加衰减(85℃，85％相对湿度，30天）Attenuation at damp heat dependence (85℃，85%R.H., 30 days)≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km浸水附加衰减(20℃，30天）Attenuation at watersoak dependence (20℃, 30 days)≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km ≤ 0.05 dB/km机械特性Mechanical Characteristics筛选张力（离线）Proof Test (Off line) ≥ 9.0 N (≥ 100 kpsi) ≥ 9.0 N (≥ 100 kpsi) ≥ 9.0 N (≥ 100 kpsi)宏弯附加衰减（@ 1550 nm）Attention at bending dependence1圈，Φ32mm1 turn, 32mm diameter≤ 0.5 dB ≤ 0.5 dB ≤ 0.5 dB 100圈，Φ60mm100 turns, 60mm diameter≤ 0.05 dB ≤ 0.05 dB ≤ 0.05 dB涂层剥离力（典型值）Coating strip force (Typical )1.7 N 1.7 N 1.7 N 动态疲劳参数（n d, 典型值）Dynamics stress corrosion susceptibility parameter (n d, Typical)≥ 27 ≥ 27≥ 27。
单模多模纤芯直径计算公式
单模多模纤芯直径计算公式在光纤通信中，单模和多模光纤是两种常见的光纤类型。
它们在传输光信号时采用不同的传输模式，因此在设计和制造光纤时需要考虑不同的参数。
其中，光纤的直径是一个重要的参数，它直接影响着光纤的传输性能和成本。
在本文中，我们将介绍单模和多模光纤的直径计算公式，以帮助读者更好地理解光纤的设计和制造过程。
单模光纤的直径计算公式。
单模光纤是一种只支持单一传输模式的光纤，它通常用于长距离的高速数据传输。
在设计单模光纤时，其直径需要满足一定的要求，以保证光信号能够有效地传输。
单模光纤的直径计算公式如下：D = 2 (0.65 λ / π n₁² n₂²)^(1/2)。
其中，D表示光纤的直径，λ表示光波长，n₁表示光纤的折射率，n₂表示光纤外部介质的折射率。
这个公式是根据光纤的折射特性和传输模式推导出来的，可以帮助工程师在设计单模光纤时确定其直径。
多模光纤的直径计算公式。
多模光纤是一种支持多种传输模式的光纤，它通常用于短距离的数据传输。
在设计多模光纤时，其直径也需要满足一定的要求，以保证光信号能够有效地传输。
多模光纤的直径计算公式如下：D = 2 (0.65 λ / π n₁² n₂²)^(1/2)。
与单模光纤的直径计算公式相比，多模光纤的直径计算公式也是基于光纤的折射特性和传输模式推导出来的。
尽管公式形式相同，但在实际应用中，多模光纤的直径通常会比单模光纤大，以支持更多的传输模式。
光纤直径的影响因素。
光纤的直径不仅影响着其传输性能，还直接影响着光纤的成本。
通常情况下，直径越大的光纤成本越高，但传输性能也越好。
因此，在设计和制造光纤时，需要综合考虑多种因素，以确定最适合的直径。
除了传输性能和成本外，光纤的直径还受到其他因素的影响，如光纤的材料、制造工艺等。
这些因素都会对光纤的直径产生影响，因此在实际应用中需要进行综合考虑。
结论。
光纤的直径是一个重要的参数，它直接影响着光纤的传输性能和成本。
单模光纤模场直径和有效面积的计算
单模光纤模场直径和有效面积的计算■ 及少勇 龚江疆 朱丰（上海电缆研究所有限公司 上海 200093）模场直径和有效面积作为单模光纤光学性能特征参数，在光纤检测过程中占有极其重要的地位。
本文介绍了采用可变孔径法测量单模光纤模场直径（ＭＦＤ）和有效面积（Ａｅｆｆ）的测试方法，并对测试数据进行有效处理，使测试结果更加精确、有效。
The mode field diameter and effective area are the characteristic parameters of single-mode fiber optical performance, which play extremely important roles in the fiber inspection process. This paper introduces the test method for measuring the mode field diameter (MFD) and effective area (A eff ) of a single-mode fiber basing the variable aperture method. The test data is also effectively processed, and the test results are more accurate and effective.单模光纤 模场直径 有效面积single mode optical fiber; MFD; A effDoi:10.3969/j.issn.1673-5137.2020.06.003摘 要Abstract关键词Key Words一、引言现如今，通信网络已遍布千家万户，无处不在。
光纤，作为光信息传输的重要媒介，已大量被用于现代传输。
单模光纤由于其适应性强、通信量大、便于铺设和运输等优点，广泛用于长距离、大容量通信设备系统及各种光纤传感器中，并在光纤通信中起着越来越重要的作用。
单模光纤
单模光纤与多模光纤区别
结构
芯径 剖面
单模光纤
5—10μm SMF, DSF, DFF, DCF, NZDF, PMF等, 种类繁多, 是光纤研 究的核心内容
为便于光耦合，采用小的折射率 差以获得较大的芯径 为减小弯曲损耗，λc通常仅略小 于工作波长λ
多模光纤
较大， 2 12 ⎡ ⎛r⎞ ⎤ n (r ) = n1 ⎢1 − Δ ⎜ ⎟ ⎥ ⎝a⎠ ⎥ ⎢ ⎣ ⎦
2 2 2
(
)
V 2 = U 2 +W 2 = a2 k0 n1 − k0 n2
2 2 2
(
(
2
2
)
)
二、无界抛物型折射率分布弱导光纤
抛物型光纤与无界抛物型光纤 无界抛物型光纤的标量近似解（LPmn 模） 无界抛物型光纤中的基模场分布与光强分布 模场直径的概念
无界抛物型折射率分布弱导光纤
渐变（grading）型光纤
归一化工作频率与矢量模特性曲线
阶跃折射率光纤中的传导模的数量由光纤归一化频率决定。
2 V = k0a n12 − n2 = k0an1 2Δ
基模： HE11
单模工作范围
阶跃折射率单模光纤
标量模的 b ~ V 曲线
b：归一化传输常数 b~V曲线
基模: LP01
单模工作范围
阶跃折射率单模光纤
阶跃折射率光纤的单模截止波长 λc
阶跃单模光纤的特征方程
LPmn模的特征方程
J m (U ) K m (W ) = UJ m +1 (U ) WK m +1 (W )
LP01模特征方程 m=0
J 0 (U ) K 0 (W ) = UJ 1 (U ) WK1 (W )
光纤导膜数量计算公式
光纤导膜数量计算公式
光纤导膜数量的计算通常涉及多个因素，包括所使用的光纤类型、光纤的直径、导膜的类型和布局等。
以下是一种用于计算光纤导膜数量的基本方法，但请注意，具体情况可能会因应用和设计而异。
光纤导膜数量= （总长度/ 单个光纤长度）x 导膜数量
在这个公式中：
总长度是你需要覆盖的距离或区域的总长度。
单个光纤长度是每根光纤的长度。
这通常由光纤的供应商提供。
导膜数量是你希望在总长度上安装的导膜的数量。
这个公式的目的是根据你的需求来计算光纤导膜的数量，以确保光纤在整个区域内均匀分布或覆盖所需的距离。
请注意，实际应用中，光纤导膜的布局和数量可能会因特定项目的要求、预算、光纤的类型（单模光纤或多模光纤）、光纤的直径、信号要求等因素而有所不同。
在进行具体项目时，建议与光纤和通信系统的专业工程师一起工作，以确保设计和安装符合最佳实践和性能要求。
光纤导膜数量计算公式
光纤导膜数量计算公式
光纤导膜在现代通信领域中起着至关重要的作用。
为了实现高速、稳定的数据传输，我们需要确定光纤导膜的数量。
下面将介绍一种计算光纤导膜数量的公式。
假设我们需要在一个区域内铺设光纤导膜，该区域的长度为L，宽度为W。
为了保证通信质量，我们需要在该区域内均匀地铺设光纤导膜。
现在，我们来计算需要的光纤导膜数量。
我们需要确定每条光纤导膜的长度。
假设每条光纤导膜的长度为l。
根据区域的长度和光纤导膜的长度，我们可以计算出每行需要的光纤导膜数量，即N1 = L / l。
然后，我们需要确定每列需要的光纤导膜数量。
假设每条光纤导膜的宽度为w。
根据区域的宽度和光纤导膜的宽度，我们可以计算出每列需要的光纤导膜数量，即N2 = W / w。
我们可以得到总共需要的光纤导膜数量，即N = N1 * N2。
通过这个公式，我们可以很方便地计算出光纤导膜的数量，从而准确规划和安排光纤的铺设工作。
需要注意的是，这个公式只是一个简化的计算方法，实际情况中可能还需要考虑其他因素，如光纤的使用效率、接入设备的数量等。
因此，在实际应用中，我们可能需要根据具体情况进行调整和修正。
总结起来，光纤导膜数量的计算公式为：N = (L / l) * (W / w)。
通过这个公式，我们可以便捷地计算出光纤导膜的数量，为通信网络的建设提供便利。
单模光纤特性分析
中 文 就可以得到较长数据格式显示下LP01 模对应的V 、U 和W 的数值解。可以看出，当V 值取0.4、 论 坛 0.5和0.6时，U 的数值解与V 非常的接近。因此当V 的值小于或者等于0.5时，可以认为U 和V 的 与 作 值相等，而W 的值接近于0。表3.7显示了V 从0.1增加到10时对应的U 和W 的值。 者 的V − W 曲线，可以看出在某些区 交 流
NN = 15:24; %待拟合的数据区间 2 x = V(NN); 3 y = W(NN);
1
111
MATLAB 。
高等光学仿真（MATLAB版）
表 3.7
V 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 U 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.699 6 0.797 4 0.891 3 0.979 3 1.060 3 1.134 1 1.201 1 1.261 8 1.316 9 1.367 0 1.412 7 1.454 5 1.492 8 1.528 2 1.560 8 1.591 1 1.619 1 1.645 3 1.669 7 1.692 6 1.714 0 1.734 2 1.753 2 1.771 1 1.788 0 1.804 0 1.819 2 W 0 0 0 0 0.000 5 0.005 6 0.024 5 0.064 0 0.124 6 0.202 4 0.292 8 0.392 1 0.497 3 0.606 5 0.718 2 0.831 5 0.945 7 1.060 4 1.175 3 1.290 2 1.404 9 1.519 4 1.633 5 1.747 3 1.860 6 1.973 6 2.086 2 2.198 3 2.310 1 2.421 4 2.532 4 2.643 0 2.753 3
单模光纤的三维模场分布
目录1单模光纤 (1)2单模光纤模场分布近似 (1)3MATLAB语言 (6)3.1主程序 (6)3.2调用函数 (9)3.3程序运行说明 (11)4总结 (16)1单模光纤在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：SingleModeFiber）。
由于光纤的纤芯很细（约10pm）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。
2单模光纤模场分布光纤中的电磁波可以看成时谐场，满足亥姆霍兹方程，与电磁波理论中的做法一样，先求解z方向分量，然后再由麦克斯韦方程组求得其他分量。
采用柱坐标，z方向的分量满足亥姆霍兹方程:如果求得z方向的分量，其他各横向分量可以用z分量表示出来。
阶跃光纤中的电磁场解及导波模的截止参数式中，A、B待定常数，Jm：m阶第一类贝塞尔函数，Km：m阶第二类变形贝塞尔函数。
U=k c a W=a c au表示导波模场在纤芯内部的横向分布规律，w表示它在包层中的横向分布规律，两者结合起来，就可以完整地描述导波模的横向分布规律;β是轴向的相位传播常数，表明导波模的纵向传输特性。
与电磁学公式比较几个低阶第一类贝塞尔函数曲线几个低阶第二类变形贝塞尔函数曲线用纵向分量表示的其他分量利用边界条件得到特征方程：对于实际使用的光钎可以引入弱导条件而得到的简化方程。
简化的特征方程,上面这些公式与电磁场与电磁波中公式完全相同，求解很困难，一般用数值法，如果只求各种模式的截止条件，只需令W2＝0，求解满足边界条件的U，则相对简单一些.本征方程是反映导波模涉及到的参数u、w和β之间相互关系的方程，对于弱导光纤（n1≈n2）则可得到本征方程当W2=0,对应包层中导波模和辐射模的转折点或临界点，可以在此条件下求解纤芯内的归一化相位常数U。
导波模一共可以分成4种模式即，TE0n、TM0n、EH mn、He mn。
在电磁波课程中我们已经得到了这些模的截止波长，下面直接写出结果。
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课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子0901指导教师：工作单位：信息工程学院题目：单模光纤的基膜计算初始条件：具较扎实的光电子技术的理论知识及较强的实践能力；学会使用BeamPROP 仿真软件。
要求完成的主要任务：1. 掌握单模光纤的相关概念与知识。
2．利用BeamPROP仿真软件对单模光纤基膜的实现仿真。
3. 得出单模光纤的结构及性能。
4. 完成课程设计报告（应包含仿真图，调试及设计总结）。
时间安排：1．2012年6月28日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2．2012年6月29日至2012年7月4日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3. 2012年7月5日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (II)Abstract (III)绪论.............................................................................................................................. I V 1原理分析.. (V)1.1光纤理论分析 (V)1.1.1光纤的组成 (V)1.1.2光纤的模式........................................................................................... V I1.1.3 单模光纤的基本分析.......................................................................... V I1.2单模光纤 (VII)1.2.1 单模光纤的结构 (VII)1.2.2 单模光纤中的传播模 (VIII)图1.22 (VIII)1.2.3单模光纤的性能 (VIII)2 BeamPROP软件使用 .............................................................................................. I X2.1软件简介......................................................................................................... I X2.2 BeamPROP仿真 (X)3 仿真设计 (XII)3.1 单模光纤基膜的仿真 (XII)3.2 仿真文件设计 (XIII)3.2.1 建立波导 (XIII)3.2.2 设置位置的变量 (XIII)3.3 仿真结果..................................................................................................... X IV3.3.1 单模光纤基膜的传播路径仿真....................................................... X IV3.3.2 包层直径与相对输出功率的关系仿真........................................... X VI4 总结 (XVII)4.1 结论 (XVII)4.2 体会 (XVII)参考文献 (XVIII)摘要一般v小于2.405时,光纤中就只有一个波峰通过,故称为单模光纤,它的芯子很细,约为3一10微米,，模式色散很小.影响光纤传输带宽度的主要因素是各种色散,而以模式色散最为重要,单模光纤的色散小,故能把光以很宽的频带传输很长距离。
单模光纤具备10 micron的芯直径，可容许单模光束传输，可减除频宽及振模色散(Modal dispersion)的限制，但由于单模光纤芯径太小，较难控制光束传输，故需要极为昂贵的激光作为光源体，而单模光缆的主要限制在于材料色散(Material dispersion)，单模光缆主要利用激光才能获得高频宽，而由于LED 会发放大量不同频宽的光源，所以材料色散要求非常重要。
单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100Mbps的以太网以至1G千兆网，单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。
从成本角度考虑，由于光端机非常昂贵，故采用单模光纤的成本会比多模光纤电缆的成本高。
关键词：单模光纤；传输直径；AbstractGeneral V is less than 2.405, the fiber is only one wave through, so called single-mode fiber, its core is very small, about 3- 10microns, mode, dispersion is small. The effect of fiber transmission band width is the main factor in various dispersion, mode dispersion is most important, single-mode optical fiber dispersion small, it can bring light to a wide band transmission for long distance. Single mode optical fiber with10 micron core diameter, permits a single-mode laser beam propagation, deductible bandwidth and vibration mode dispersion ( Modal dispersion ) constraints, but as a result of single-mode fiber core diameter is too small, it is difficult to control the beam transmission, it needs extremely expensive laser as a light source body, and a single mode fiber optic cable main limitation is that the material dispersion ( Material dispersion ), single mode optical fiber cable mainly uses laser to get high bandwidth, because LED will release a large number of different bandwidth of the light source, so the material dispersion requirement is very important. Single mode fiber compared to the multimode optical fiber may support a longer transmission distance, in100Mbps and1G Ethernet Gigabit Ethernet, single-mode fiber can support more than 5000m of transmission distance. From a cost perspective, since the optical machine is very expensive, so the use of single-mode fiber cost than multimode optical fiber cable of high cost.Key words: single mode optical fiber transmission diameter;绪论单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(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，但还存在着材料色散和波导色散，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。
后来又发现在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。
这样，1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。
1原理分析1.1光纤理论分析1.1.1光纤的组成光纤是指能够传导光波的圆柱形介质光波导，通常光纤三层介质，分别是是芯层、包层和涂层，芯层折射率n1稍大于包层折射率n2，导波光由于全反射背包层约束在芯层中沿光纤延伸方向传播。
涂层包层芯区n1n2图1.1 阶跃光纤横截面结构图按照芯层的折射率的大小可以将光纤分为阶跃光纤和梯度光纤。
对于阶跃光纤折射率分层均匀分布，有芯层折射率n1大于包层折射率n2。
梯度光纤其芯层折射率径向为渐变式。
由于光纤的芯层和包层的折射率之差很小，光纤相对折射率可以近似用下式表示。
221n n n -=∆ (1.1) 光纤的折射率之差又称为光纤的结构参数[2]，是光纤非常重要的一个参量，影响光纤的色散特性和耦合效率。
t E 01LP 01LP11HE ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥<=)()()()()()(000000a r u K a wr K E a r u J a ur J E E t 222w u V +=)()()()(0101w K w wK u J u uJ =1.1.2光纤的模式在光纤中由于芯层的折射率大于包层的折射率因而当光以大于一定角度入射时就会产生全反射现象，从而大大减少了光纤的损耗，实现光信号传输。
在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯-包层交界面上产生全反射的传播光线，就可称之为光的一个传输模式。
当光纤的芯直径较大时，则在光纤的受光角内，可允许光波以多个特定的角度射入光纤端面，并在光纤中传播，此时，就称光纤中有多个模式。
这种能传输多个模式的光纤就称为多模光纤。
如图所示，以不同入射角入射在光纤端面上的光线在光纤中形成不同的传播模式。