偏振模色散

塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基 丙烯酸甲酯（有机玻璃）制成的。它的特点是制 造成本低廉，接续简单，易于弯曲，施工容易。 但由于损耗较大，带宽较小，这种光纤只适用于 短距离低速率通信，如短距离计算机网链路、船 舶内通信等。
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3、按光纤的工作波长分： 短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。 光纤的工作波长有短波长0.8~0.9μm、长波长 1.3~1.6μm、超长波长光纤2μm以上。光纤损耗一般 是随波长加长而减小，0.85μm的损耗为 2.5dB/km,1.31μm的损耗为0.35dB/km，1.55μm的损 耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长 1.65μm以上的损耗趋向加大。由于氢氧根离子 （OHˉ）的吸收作用，0.90~1.30μm和1.34~1.52μm 范围内都有损耗高峰，这两个范围未能充分利用。 80年代起，倾向于多用单模光纤，而且先用长波 长1.31μm。 16
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同样的过程不断发生，直至光在某一折射率 层产生全反射，使光改变方向，朝中心较高的折 射率层行进。这时，光的行进方向与光纤轴方向 所构成的角度，在各折射率层中每折射一次，其 值就增大一次，最后达到中心折射率最大的地方。 在这以后。和上述完全相同的过程不断重复 进行，由此实现了光波的传输。可以看出，光在 渐变光纤中会自觉地进行调整，从而最终到达目 的地，这叫做自聚焦。
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 塑料光纤： 98/1000μm 用于汽车控制。
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4、按传输模式分：
单模光纤和多模光纤。 （1）多模光纤 (Multi Mode Fiber)
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2、从材料角度分: 按照材料分，有石英系光纤、多组分玻璃光 纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物 光纤等。 目前通信中普遍使用的是石英系光纤。它的 特点是传输波长范围宽，数值孔径大、芯径较大， 机械强度大、弯曲性能好，容易与光源的耦合。 因此在工业和医学领域的激光通信中得到广泛应 用。
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§2.1 光纤概述
光纤的构造

纤芯：高纯度SiO2+掺杂剂如GeO2等，2a：9~50μm 包层：高纯度SiO2+掺杂剂如B2O3，2b：125 μm 涂覆层：环氧树脂、硅橡胶和尼龙 纤芯和包层都用石英作为基本材料，折射率差通过在纤芯和包层进 行不同的掺杂来实现。 纤芯掺入Ge和P 折射率 包层掺入B 折射率
微细的光纤封装在塑料护套中，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。
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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 外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害,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15μm~50μm， 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， 以使光纤保持在芯内。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。
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光纤的分类
1.根据芯区折射率径向分布的不同，可分为：
不同的折射率分布，传输特性完全不同
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三种主要类型光纤的比较
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阶跃型：光纤的纤芯折射率高于包层折射率，使得输 入的光能在纤芯一包层交界面上不断产生全反射而前进。 这种光纤纤芯的折射率是均匀的，包层的折射率稍低一些。 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的，只有一个台阶， 所以称为阶跃型折射率多模光纤，简称阶跃光纤，也称突 变光纤。 这种光纤的传输模式很多，各种模式的传输路径不一 样，经传输后到达终点的时间也不相同，因而产生时延差， 使光脉冲受到展宽。所以这种光纤的模间色散高，传输频 带不宽，传输速率不能太高，用于通信不够理想，只适用 于短途低速通讯，比如：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。这是研究开发较早的 一种光纤，现在已逐渐被淘汰了。
第二章 光纤与光缆
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本章内容
§2.1 光纤概述 §2.2 光纤传输原理 §2.3 光纤的传输特性
§2.4 几种常用于光纤通信系统的光纤
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要点

光纤通信系统的基本要求是能将任何信息无失真 地从发送端传送到用户端，这首先要求作为传输 媒质的光纤应具有均匀、透明的理想传输特性， 任何信号均能以相同速度无损无畸变地传输。

但实际光纤通信系统中所用的光纤都存在损耗
和色散，当信号强度较高时还存在非线性。

？在实际系统中，光信号到底如何传输？其传输 特性、传输能力究竟如何？——本章讨论的要点。
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光纤是光导纤维的简写，是一种利用光 在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而 达成的光传导工具。光导纤维由前香港中文 大学校长高锟发明。
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为了解决阶跃光纤存在的弊端，人 们又研制、开发了渐变折射率多模光纤， 简称渐变光纤。
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渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐 变小，可使高次模的光按正弦形式传播，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。 渐变光纤的包层折射率分布与阶跃光纤一样，为 均匀的。渐变光纤的纤芯折射率中心最大，沿纤芯半 径方向逐渐减小。 由于高次模和低次模的光线分别在不同的折射率 层界面上按折射定律产生折射，进入低折射率层中去， 因此，光的行进方向与光纤轴方向所形成的角度将逐 渐变小。
理论上讲，当光的传输媒体，即纤芯直径较 大远大于光波波长时，光将从不同的位置，以各 种不同的角度进入媒体，光在光纤中会以几十种 乃至几百种传播模式进行传播。每一个角度都定 义了一条路径或一种模式，以这种方式传输光波 的光纤称为多模光纤。