光纖的分類/光纖性能特性

光纖的分類

①按照傳輸模式來劃分：

光纖中傳播的模式就是光纖中存在的電磁場場形，或者說是光場場形(HE)。各種場形都是光波導中經過多次的反射和干涉的結果。各種模式是不連續的離散的。由于駐波才能在光纖中穩定的存在，它的存在反映在光纖橫截面上就是各種形狀的光場，即各種光斑。若是一個光斑，我們稱這種光纖為單模光纖，若為兩個以上光斑，我們稱之為多模光纖。

② 按照纖芯直徑來劃分：

★50/125(μm) 緩變型多模光纖

★62.5/125(μm) 緩變增強型多模光纖

★8.3/125(μm) 緩變型單模光纖

③ 按照光纖芯的折射率分布來劃分：

★階躍型光纖 (Step index fiber)，簡稱SIF；

★梯度型光纖 (Graded index fiber)，簡稱GIF；

★環形光纖 (ring fiber)；

★W型光纖

多模光纖
在一定的工作波長下(850nm/1300nm)，有多個模式在光纖中傳輸，這種光纖稱之為多模光纖。這種光纖具有相對大的芯線直徑　(50到80μm)以及125μm的直徑。階躍折射率多模光纖在芯線和覆層間具有突然的變化,而漸變折射率多模光纖在芯線和覆層間具有逐漸的變化。前者被限制在大約50Mbit/s范圍內而后內者的范圍為1Gbit/s。對于漸變光纖,折射量從芯線向外逐漸降低。光在折射率較低的材料中傳輸的較快。這將導致光在外部材料中比在芯線中傳輸的快。最終結果是所有的光線趨于同時到達。但這種修正仍然有距離限制。

由于色散或像差，因此，這種光纖的傳輸性能較差，頻帶較窄，傳輸容量也比較小，距離比較短。

單模光纖
單模光纖只傳輸主模，也就是說光線只沿光纖的內芯進行傳輸。由于完全避免了模式色散，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量，長距離的光纖通訊。這種光纖具有小的芯線(7到1Oμm),與多模光纖中的多路徑反射相對,這種芯線強制光沿著光纜按照較直的單路徑傳播。但是,另一種稱為色散的散射形式又是一個問題(將在后面討論)。通常的光源是激光器。這種光纖加工復雜，但具有更大的通信容量和更遠的傳輸距離。

光纖規格以分數的形式列出芯線和覆層的直徑。:例如,FDDI(光纖分布式數據接口)的最小建議類型為62.5/125μm多模光纖。這意味著芯線是62.5μm,而芯線和周圍的覆層總共是125μm。連接光纖時覆層直徑必須相同,這是因為連接器通常參照覆層直徑調整芯線。

階躍折射和漸變折射多模光纖的芯線規格通常為50、62.5或100μm。階躍模式光纜的覆層直徑為l25μm。
單模光纖的芯線直徑通常為7到lOμm ,覆層直徑為125μm。
ITU已經定義了一系列建議,它們描述多模和單模光纖的幾何屬性和傳輸屬性。下面列出四個最重要的建議:

ITU G.651 討論具有50μm正常芯線直徑和125μm正常覆層直徑的多模漸變折射光纖。
ITU G.652 討論單模式NDSF(無色散偏移光纖)。20世紀80年代安裝的光纜大部分都是這種光纜。傳輸發生在l310nm范圍,此處的信號散射最小。長距離中散射引起信號問題,將在后面對之進行討論。G.652光纖支持下列距離和數據速率:lOOOkm為2.5Gbit/S, 60km為lOGbit/s,3km為40G/bits。　
ITU G.653 討論單模色散偏移光纖。這種光纖使用了一種設計方法,旨在“偏移”到散射最小化的區域l550nm波長范圍。在這個范圍,衰減也被最小化,因此光纜距離可以更長。　
ITUG.655 討論單模式NZ-DSF(非零色散偏移光纖)光纖,它利用色散特性抑制四波混頻的增長。四波混頻是一種對WDM(波分復用)　系統有害的效應。NZ-DSF支持高功率信號和更長的距離,以及速率為lOGbit/s或更高的間隔緊密的DWDM(密集WDM)信道。Lucent True Wave是這種光纖的一個實例。它支持下列距離和數據速率:6000km為2.5Gbit/s, 400km為10Gbit/s,25km為40Gbit/s。
G.655是光纖的最新開發成果。特別是G.655為WDM和海底光纜等長距離光纜的運行做了優化。它使用色散,產生了良好的效果。色散有助于減小四波混頻(FWM)的效應。當三個波長混合,產生的第四個波長與原始信號重疊并干涉原始信號時,在DWDM系統中就出現了這種效應。

使用DWDM,單根光纖可以傳輸幾千個λ的電路。一個λ就是光窗口內光特定的一個次波長。它具備單個電路的所有功能。λ是使用頻分復用設置的。可以將每個λ想象成以lOGbit/s或更高速度傳輸的紅外線的一種特定顏色。光纖復用器將光纖中可用的光譜分成許多單個的λ。例如,Avanex PowerMux可以將800多個信道放在單根光纖上,信道之間的間隙為l2.5GHz。因為每根光纖可能有幾千個λ,通信公司向企業出租整個光纖波長也是切實可行的。請參閱“光纖網絡”。　　 DWDM的替換方案是新的光纖調制技術,該技術提升了現有光纖的功能。Kestrel Solution的光纖FDM結合了FDM(頻分多路復用)、DSP(數字信號處理)和光纖調制從而改進了現有光纖的性能,特別是在已安裝了低質量光纖(由于短距離)的大都市區域和SONET系統。光纖FDM使人們能夠完全訪問光纖總的帶寬。

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