常用单模光纤的特性和应用
一、前言
光纤是光信号的物理传输媒质，其特性直接影响光纤传输系统的带宽和传输距离，目前已开发出不同特性的光纤以适应不同的应用，常用的光纤种类有常规单模光纤G.652色散位移光纤G.653、截止波长位移单模光纤G.654、非零色散位移光纤G.655和适用于宽带传送的非零色散位移光纤G.656，前三种光纤的低损耗区都在1550nm波长附近，G.656光纤将非零色散位移光纤使用的波长范围延伸到了1460～1625nm波段。
我国光纤标准等同采用了IEC(国际电工委员会)的分类编号方法，但人们有时也按ITU-T(国际电信联盟电信标准化部)建议的编号称呼相应的光纤，例如G. 652光纤、G. 655光纤。玻璃芯 / 玻璃包层单模光纤的分类如表1所示。目前在全球通信网络中最常用的单模光纤是:G.652,G.655和G.656光纤。
表 1. 单模光纤的分类
二、各种光纤的应用特性
2.1、G.652单模光纤特性与应用
ITU-TG.652新建议将G.652光纤分为A,B,C三个子类，如表1所示，A,B子类和C子类光纤分别与B1.1类和B1.3类光纤相对应。A子类光纤适用于最高可达STM-16(2. 5 Gb/s)传输系统。B子类光纤适用于最高可达STM-64 (10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常需要波长色散调节。C子类光纤适用于最高可达STM-64(10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常也需波长色散调节。该子类光纤的主要特点是可将ITU-TG .95 7建议的SDH传输扩展到1360--1530 nm波段，在此波段内，波长色散会对最大线路长度有所限制或需要进行调节。
表2 G.652单模光纤特性
①上限波长尚未完全确定，且xx≤25 nm。
基本要求的情况②如果对一种特定结构的光缆已经过验证.制造厂家可以在满足光缆PMD
Q
下，对未成缆光纤选择规定最大的偏振模色散系数。
③对于波长YYYY，由买卖双方协商，建议为1383nm≤yyyy≤1480nm。如果规定是水峰波长(1383nm)，则在扩展波段中大于和小于 yyyy的波长均可使用;如果规定值大于水峰波长，则在扩展波段中只有大于yyyy的波长可以使用。
④取样光纤在室温和0.01大气压的氢气中暴露4天，取出再等待14天，这样老化后，在yyyy nm测量的衰减平均值应不大于在1310 nm规定的衰减值。
2.2、G.653单模光纤特性与应用
满足ITU-T.G.653要求的单模光纤，常称色散位移光纤（DSF＝Dispersion Shifled Fiber），其零色散波长移位到损耗极低的1550nm处。这种光纤主要用于海底光缆系统，它把单一波长传送几千公里，也有些国家一度广泛用于陆地干线中，特别在日本被推广使用，我国京九干线上也有所采纳。美国AT&T早期发现DSF的严重不足，在1550nm附近低色散区存在有害的四波混频等光纤非线性效应，阻碍光纤放大器在1550nm窗口的应用。
2.3、G.655单模光纤特性与应用
ITU- TG.655新建议将G.655光纤分为A,B两个子类。两个子类光纤均是非零色散位移单模光纤。由于其具有少量色散，抑制了对密集波分复用系统极为不利的四波混合增长和非线性效应。该光纤的最佳使用波长为1530-1565 nm，某些场合也可扩展到更高的波长，直至16xx nm(xx≤25 nm)。A类光纤适用于G.691具有光放大器的单通道SDH系统和G.692具有光放大器的多通道系统，但有以下限制:
(1) 中等注一入功率(-5d Bm);
(2) 通路间隔妻200G Hz;
(3) 除非PMD进行规定，会对10G b/s系统传输长度有所限制。
B类光纤也适用G.691具有光放大器的单通道SDH系统和G.692具有光放大器的多通道系统，但有以下扩展:
(1) 更高的注入功率;
(2) 通路间隔簇100G Hz;
(3 )对 400k m长的10G b/s系统，没有PMD问题。
表4 G.655单模光纤特性
ITU-T G.655建议对A和B子类单模光纤的特性要求如表4所示。表4中可以看出:
(1)A , B两子类光纤对色散的规定有所不同，B子类还对上下波长边界的色散差(D
max 一D
min
)
进行了限制，使色散斜率较小，有利于密集波分复用(DWDM)的应用。
(2)B 子类单模光纤还可扩展应用于L波段，对其色散系数提出了要求(特定)，对16 xxnm的
光缆衰减系数也作了规定。
(3) B子类单模光纤对光缆偏振模色散系数提出了具体规定。
三、光纤衰减和色散对传输系统中继距离的影响。
3.1 G.652光纤衰减和色散对传输系统中继距离的影响
在1550nm处，常规的G.652光纤具有最低损耗特性。再配合使用光纤放大器，可以在G.652光纤上开通8×2.5Gbit／s或16甚至32×2.5Gbit／s系统。但由于G.652光纤在1550nm处的色散值较大，受其影响，当单一波道上的传输速率提高到10Gbit／s时，传输距离就会大大缩短。因此，高速率的传输系统要求采取色散补偿的方式降低G.652光纤在1550nm 处的色散系数，例如在G.652光纤线路中加入一段色散补偿模块。但由于采用色散补偿模块，会引入较高的插入损耗，系统必须使用光纤放大器，造成系统建设成本的提高。因此在骨干传输网上，利用G.652光纤开通高速、超高速系统不是今后的发展方向。在2003年1月修改G.652光纤标准时，希望全面提高G.652光纤的特性，至少都要支持10Gbit/s的长途应用，对G.652B要求支持40Gbit/s的长途应用，所以开始提出G.652B的PMDQ应小于0.10ps/（km）1/2。后来基于考虑40Gbit/s的应用主要从城域网开始，10Gbit/s系统的传送在3000km左右已经可以覆盖大部分应用情况，所以放宽到0.20 ps/（km）1/2。经过调整过的各类G.652光纤的特性为：G.652A支持10Gbit/s系统传输距离可达400km，10Gbit/s以太网的传输达40km，支持40Gbit/s系统的距离为2km。对于G.652B型光纤，必须支持10Gbit/s系统传输距离可达3000km以上，40Gbit/s系统的传输距离为80km。
3.2 G.653光纤衰减和色散对传输系统中继距离的影响
将G.652光纤的零色散波长从1310nm移至1550nm处，便成为了G.653，色散位移光纤。在G.653光纤上，使用光纤放大器技术，可将高功率光信号在单波道上传输得更远，是极好的单波道传输媒介，可以毫无困难地开通长距离高速系统。但是对于DWDM复用系统，这种光纤不是合适的媒介。G.653光纤在工作区内的零色散点是导致光纤非线性四波混合效应的源泉。一般来讲，四波混合的效率取决于通路间隔和光纤的色散。通路间隔越窄，光纤色散越小，不同光波间相位匹配就越好，四波混合的效率也就越高，而且一旦四波混合现象产生，就无法用任何均衡技术来消除。但是，若有意识地在生产光纤时使其具有一定的色散，比如，大于0.1ps／nm·km，则可有效地抑制四波混合现象。为此，一种专门为高速超大容量波分复用系统设计的新型光纤诞生了，这就是G.655，非零色散位移光纤。
3.3 G.655光纤衰减和色散对传输系统中继距离的影响
G.655光纤的零色散点不在1550nm附近，而是向长波长或短波长方向位移，使得1550nm 附近呈现一定大小的色散（ITU—T规范为0.1-6ps／nm·km）。这样，可大大减轻四波混合的影响，有利于密集波分复用系统的传输。但同时，也要控制1550nm附近的色散值不能太大，
以保证速率超过10Gbit／s的信号可以不受色散限制地传输300km以上。按照光纤在1550nm 处的色散系数的正负，G.655型光纤又分为两类：正色散系数G.655型光纤和负色散系数G.655型光纤。典型的G.655光纤在1550nm波长区的色散值为G.652光纤的1/4～1/6，因此色散补偿距离也大致为G.652光纤的4～6倍，色散补偿成本(包括光放大器、色散补偿器和安装调试)远低于G.652光纤。另外，由于G.655光纤采用了新的光纤拉制工艺，具有较小的极化模色散，单根光纤的极化模色散一般不超过0.05ps/km1/2。即便按0.1ps/km1/2考虑，这也可以完成至少400km长的40Gbit/s信号的传输。根据零色散点出现的位置的不同，G.655光纤在1530nm－1565nm的工作区内所呈现的色散值也不同。零色散点在1530nm以下时，在工作区内色散值为正值，这种正色散G.655光纤适合陆地传输系统使用；零色散点在1565nm以上时，在工作区内色散值为负值，这种负色散G.655光纤适合海底传输系统使用。
四、消除光纤衰减和色散影响的措施
光纤的光传输性能包括:衰减系数、色散系数、色散斜率、偏振模色散、非线性效应和工作波长范围等。现在人们十分清楚，不同层次的网络需要不同传输性能的光纤。
4.1 基于G.652光纤
G.652光纤在我国已大量敷设，G.652光纤进行扩容主要有两种方法，即波分复用（WDM）方式和时分复用（TDM）方式。利用WDM技术在G.652光纤上实现超高速传输是我们的重要选择，而且这种方案越来越受到人们的青睐。WDM克服了色散对高速系统的限制，以2.5Gbit/s×N系统为例，虽然在整个线路上传输的速率是10Gbit/s或20Gbit/s，但每个波长承载的业务只有2.5 Gbit/s，这样就大大减轻了对系统色散参数的要求。
采用马赫—曾德尔外调制时，色散受限距离可达1000KM。因而我们可以在不采取色散调节措施的情况下，在常规G.652光纤上开通超高速系统。除WDM技术外，TDM的10 Gbit/s 系统也实现了商用化。在Gbit/s光纤上，即使采用外调制技术，10 Gbit/s系统的色散受限距离也只有50KM左右，因而必须采取色散调节措施。虽然目前色散调节的方法很多，可真正能够实用化的只有色散补偿光纤法（DCF）。这种方法将使系统对色散的限制完全消除，只要在长途传输线路中间断地插入色散补偿光纤，系统就可以采用TDM技术方便地扩容到10 Gbit/s、20 Gbit/s甚至40Gbit/s。这种技术的缺点是DCF带来了较大的插入损耗，需要采用光放大器EDFA予以补偿，整个系统会引入较多的EDFA，成本较高，另外DCF本身的价格也比较贵。
到现在为止，对于G.652光缆，几乎所有的大公司都选择N×2.5 Gbit/s WDM作为发展策略，在不使用色散补偿手段的情况下方便地进行扩容。这也可为未来的全光网的发展积累技术，但也有公司认为2.5 Gbit/s作为基准速率低了一些，应先采用TDM的10Gbit/s系统，
然后再发展更高速率的WDM系统。但是当前TDM方式费用较大，必须进行色散补偿，而且以后系统再扩容也必须采用WDM方式。
4.2 基于G.653光纤
较G.652光纤而言，在G.653光纤上运行10 Gbit/s及其以上速率系统要简单些，因为1550nm窗口是零色散窗口，这就完全消除了色散限制。在G.653光纤上进行扩容时，开始无一例外地要采用TDM方式。如果只考虑TDM方式扩容，G.653光纤无疑是最好的选择，特别是和外调制器及EDFA相结合，可以达到超长距离的全光传输。现在G.653光纤面临的一个挑战是开WDM系统的问题，难以开通多路WDM系统。当光纤中有多个波长的信号传播，且信号的强度达到一定程度时，会发生严重的四波混频现象，产生较大的串扰。当然采用不等间隔波长安排时，也不排除开通8波长以上的波分复用系统，但需要十分精细的设计，而且占用了本来就不富裕的EDFA的放大带宽。
G.653光纤只是单波长系统的最佳选择，单通道可以直接开通TDM 10 Gbit/s甚至20 Gbit/s系统，但是G.653光纤限制了未来波分复用的应用。从发展趋势上看，WDM技术在传输网上的应用是必然的，现在的问题是以哪个速率为基准速率。在许多国家的网上，已不鼓励使用G.653光纤。我国也基本上不会再在网上使用这种光纤。
4.3 基于G.655光纤
在G.655光纤上运行10 Gbit/s或更高速系统比较容易。由于这类光纤既解决了光纤的线性色散受限问题，又解决了光纤的非线性问题。因此既可以单波长采用TDM方式直接开通10 Gbit/s甚至20Gbit/s系统，又可以采用WDM方式以
2.5Gbit/s×N（N＝4，8，16）或10 Gbit/s×N（N＝4，8）开通高速系统，满足了TDM和WDM两种发展方向的要求。以Lucent的真波光纤为例：在1540～1565 Nm区间，光纤色散系数在 1.0～4.0 ps/(nm.km)，这个值已足以消除四波混频的相位匹配效应，从而基本避免了非线性影响；而低色散系数又不至于对系统造成色散受限。它既可以开通高速率的10 Gbit/s、20Gbit/s的TDM系统，又可以采用WDM方式进行扩容。
现在出现的G.655光纤主要有两种，最先出现的是Lucent公司的真波光纤（True Wave Fiber），它的零色散点在1530Nm以下的短波长区，在1549～1561 Nm这个最常用的EDFA增益平坦区，色散系数为2.0～3.0 ps/(nm.km)，这个值已足以消除四波混频的相位匹配效应，从而基本避免了非线性影响；而低色散系数又不至对系统造成色散受限。据Lucent提供的资料：即使单波长传输10 Gbit/s的TDM系统，其色散受限距离仍可达300ｋｍ左右。在Lucent 的应用中，使用的是色散“正区”，在这一区域，自相位调制效应（SPM）可以压缩脉冲宽度，从而有利于减轻色散的压力。但是它会带来调制不稳定性（MI—Modulation
Instability），MI效应随光功率的提高和系统距离的延长而增长。关于MI效应有不同的看法：一种认为可以用滤波器滤出产生的干扰信号，另一种则认为它是不可克服的缺陷。但是到现在为止，有关真波光纤陆地WDM系统的应用似乎并没出现很大的问题。
几乎与Lucent公司同时，康宁公司也推出了自己的非零色散光纤SMF－LS，与真波光纤不同的是：它的零色散点处于长波长区1570 Nm附近，而在1530～1565 nm光放大器能放大的频谱区域，光纤的色散值都为负值，系统工作于色散“负区”，其中值得我们注意的是：它在1545nm的典型色散值为-1.5ps/(nm.km)，因而在1549～1560 Nm这一我们最感兴趣的区间，其色散值在－1.0 ps/(nm.km)以下，这对通路数大于等于16的波分复用系统不利，但其允许的色散受限距离要相对长一些。康宁公司认为选用色散负区的主要原因是：(1)可以避免MI效应。(2)当超长链路级联，需要色散补偿时，因SMF－LS积累的是负色散，因而采用常规的G.652光纤就可实现，而真波光纤系统则需要价格昂贵的色散补偿光纤DCF。SMF－LS光纤在越洋海缆中得到较广泛的应用，如中—美海缆系统等。因为海缆的无电中继距离极长，一般只在登陆站上设立电中继器，而在海里，全部是用光放大器EDFA作为中继器，如果采用的系统工作在色散“正区”，MI效应会有很大的积累，因而采用了色散处于负区的G.655光纤，由于线路的色散为负值，可以采用性能稳定的G.652光纤每隔一段距离进行一次色散补偿。
从理论上讲，G.655光纤的传输容量目前至少可达到160Gbit/s。它成功地克服了G.652的色散受限和G.653无法进行波分复用的缺点，升级也比较灵活，既可以先上TDM系统，也可以先上WDM系统，而且不需要其他补偿措施。在目前业务量需求不大的情况下，可先在非零色散光纤上开通 2.5Gbit/s系统，当容量需求增加到一定程度时，我们可以采用WDM的2.5Gbit/s×4（8）或TDM的10 Gbit/s两种方式进行扩容，即使容量需求达到40 Gbit/s以上，仍可采用10 Gbit/s×N WDM技术满足运营者的要求。
五、参考资料：
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5、王临堂，单模光纤的标准动态，电线电缆，2001.4
简述光的特性及其应用 姓名：期班：学号： 当我们开始感知，便发现这个世界丰富多姿、五彩斑斓。这是因为我们拥有一双雪亮的眼睛吗？不是，美丽大自然的伴侣——光，才是美丽世界的缔造者。 红橙黄绿蓝靛紫——彩虹的出现总是让人喜悦。然而作为一名大学生，对事物的了解当然不能局限于表面。通过初高中的科学学习，我们知道彩虹是气象中的一种光学现象。造成彩虹的光学原理是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴，造成折射与反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。造成这种反射时，阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来的，红光在最上方，其他颜色在下。 类似的例子还有很多，比如月光是月球表面反射到地球上的太阳光；南北两极的极光由来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生；朝霞与晚霞是日出或日落前后，阳光通过厚厚的大气层，被大量的空气分子散射的结果……因为光的存在，我们的世界显得美妙多姿。 那么光究竟是什么东西呢？ 【光是人类眼睛可以看见的一种电磁波，也称可见光谱。在科学上的定义，光是指所有的电磁波谱。光是由光子为基本粒子组成，具有粒子性与波动性，称为波粒二象性。】①光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。对于可见光的范围没有一个明确的界限，一般人的眼睛所能接受的光的波长在380~760nm之间。380nm以下的为红外光谱，760nm以上的为紫外光谱。 如右下图所示： 其中可见光为我们五彩缤纷的世界做出了很大贡献。 【光在介质中传播时产生的干涉、衍射和偏振等波动 现象，以及麦克斯韦电磁理论和赫兹实验，证实了光是一 定频率范围内的电磁波，而在热辐射、光电效应和康普顿 效应等现象中，普朗克和爱因斯坦关于光的微粒性质的理 论又取得了极大的成功。因此，光具有“波粒二象性”这 一结论，全面揭示了光的本性。】② 而光除了给我们以美妙的视觉体验之外，还在生活的其他方面造福人类。在电磁波谱中，各种电磁波的性质不同，因而它们就具有不同的用途。 红外线主要特点是热效应，一切物体都在不停地辐射红外线，并且不同的物体辐射红外线的波长和强度不同． 我们可以利用红外线的热效应对物体进行烘干；利用红外线波长较长、容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影；利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测，这种技术叫红外线遥感。 紫外线的主要作用是化学作用。一切高温物体发出的光都含有紫外线，紫外线的波长比紫光还短，紫外线有很强的荧光效应，紫外线有杀菌消毒的作用，广泛应用于医院手术室、手术器具的消毒。 X射线是比紫外线波长还短的电磁波，它的穿透本领很大,广泛应用于医学诊断和治疗。如X射线透视、摄影与造影技术均能得到相关影像以达到诊断的目的。另外，数字外X射线影像技术能将数字化图像信息传输给图像存储与通讯系统，实现远程诊断和远程医学。而远程技术正日益凸显期优越性，对医学的发展起着重要的推动作用。最后，现代医学成像技术还包括X射线计算机体层成
单模和多模光纤的特点和应用 一、光纤结构和类型 （一）光纤的结构 光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。） 纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。 包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 1. 纤芯 位置: 位于光纤的中心部位， 直径：在4~50μm，单模光纤的纤芯直径为4~10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。 2. 包层 位置: 位于纤芯的周围 直径：125μm 成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。 掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。 3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层：一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。 4. 光纤最重要的两个传输特性 损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。 (l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。 吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能； 散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。 当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。 (2)光纤传输色散：色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时间上的展宽。产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，到达终点所用的时间不同而引起的波形畸变。 色散结果：这种畸变使得通信质量下降，从而限制了通信容量和传输距离。 二、光纤通信的工作窗口 光纤损耗系数随着波长而变化，为获得低损耗特性，光纤通信选用波长范围在800 ~1800nm，
浅析光放大器特性及其应用 发表时间：2011-03-01T16:38:22.000Z 来源：《新校园》理论版2010年第6期供稿作者：彭婉娟刘锋华[导读] 光放大器能解决光纤通信系统中传输信号的功率衰减问题，它不仅可以提升光信号的传输距离彭婉娟刘锋华（江西先锋软件职业技术学院，江西南昌330041） 摘要：光放大器能解决光纤通信系统中传输信号的功率衰减问题，它不仅可以提升光信号的传输距离，而且能够同时放大多路高速光信号，大大简化了光纤通信系统。本文介绍掺铒光纤放大器（EDFA）、光纤拉曼放大器（FRA）和半导体光放大器（SOA）这三种光放大器的工作原理、特性及其在光纤通信系统中的应用。 关键词：光放大器；传输距离；光纤通信 在光纤通信中，光信号传输距离一直是人们关注的焦点。由于光纤具有损耗特性，光信号的传输距离受到很大限制，通常使用中继器来解决这个问题。光放大器是一种常用中继器，它直接放大光信号，能实现信号透明式传输，成为延长光信号传输距离的重要器件。 Ⅰ掺铒光纤放大器 掺铒光纤放大器是利用掺铒光纤作为增益介质实现光的放大。在泵浦光的激励下，掺铒光纤中的铒离子迅速跃迁至亚稳态，由于亚稳态上的铒离子寿命较长（约为10ms），亚稳态与基态之间很快形成粒子数反转，此时，向掺铒光纤中注入信号光，由于受激辐射效应，将释放出大量与信号光子完全相同的光子，信号光迅速被放大。 目前EDFA 技术十分成熟，它具有诸多优点。首先，工作波段处在传输光纤的低损耗窗口上，能减少信号光功率的衰减。其次，增益高，噪声系数低。EDFA 的增益和泵浦功率、输入信号光功率和掺铒光纤长度有关，在强泵浦高增益条件下，放大器噪声系数近乎极限值3dB。同时，EDFA 还具有增益谱平坦、增益可控和输出光功率可控的特性。 EDFA 在数字光纤通信系统中发挥着重要作用，主要有以下四种。第一种是在系统发射端用作功率放大器，提高发端入纤的信号光功率；第二种是在传输线路中用作中继放大器，及时补偿线路中信号光功率的衰减；第三种是在系统接收端用作前置放大器，提高光接收机的灵敏度。这三种用途均能延长光信号的传输距离。第四种是补偿局域网中的分配损耗，增加网络节点数。 Ⅱ光纤拉曼放大器 光纤拉曼放大器是利用受激拉曼散射效应来放大信号光。频率为强光与光纤介质相互作用，发出一个频率为光子和一个频率为的声子，或吸收一个频率为的声子，发出一个频率为的光子，这被称为斯托克斯过程。拉曼散射的峰值增益位置在下频移13THz 处。如果用比信号光频率高13THz的强光进行泵浦，在斯托克斯过程中，泵浦光功率将转移到信号光上，使弱信号光得到放大。 FRA 具有以下优势。首先，传输光纤既可作为传输介质，亦可作为放大介质；其次，增益带宽的位置会随泵浦波长的改变而改变，可以灵活调节增益范围；第三，采用多波长泵浦可以得到宽带、平坦的增益谱，实现宽带信号放大；第四，噪声小，在超长距离高速传输系统中能使光信号保持好的光信噪比。 相比EDFA，FRA 在增益带宽、噪声系数方面具有明显优势，但是，FRA 的泵浦效率不高，在超长距离传输系统中，需要大功率泵浦，增加系统成本。实际应用中常用FRA+EDFA 混合型光放大器，可以实现增益平坦宽带达到100nm。 Ⅲ半导体光放大器 半导体光放大器的结构类似于半导体激光器，它是在半导体材质制成的有源区内非平衡载流子（即电子空穴对）实现信号光放大。 根据半导体的发光效应，在泵浦激励下，有源区内将产生非平衡载流子，即电子、空穴分别累积在导带底、价带顶，实现粒子数反转分布。当非平衡载流子都迅速落回能带最底点并复合时，就发出一个能量等于禁带宽度的光子。在持续的泵浦激励下，释放出大量光子，实现信号光持续放大。放大的信号光波长和半导体材料有关，选取不同的半导体材料，就可以使其输出不同频率的且被放大的信号光。 SOA 的特点是，增益带宽很宽，能覆盖光纤的两个低损耗窗口（1.31μm 和1.55μm），并且有平坦的增益谱；器件体积小，泵浦方式简单，成本低。另外，非常显著的一点是，SOA能实现动态转换波长[5]，不仅改变输入光波长，同时输出放大的信号光功率。基于SOA 的波长转换器在光开关、再生存储器等技术中有着广泛应用。 此外，SOA 还具有一定缺点，如噪声、串扰较显著，耦合效率较低，成本偏高，这抑制了SOA 商用化。总之，SOA 还有待进一步的开发和利用，相信在未来光纤通信网中能更好地发挥优势。 结束语 光放大器具有增益高、带宽宽的特点，能补偿光纤通信系统中信号光功率的衰减，实现大容量高速信号的远距离传输。根据EDFA、FRA、SOA 各自特性，根据不同应用场景，选择合适的光放大器或者光放大器组合来优化系统性能。随着新的设计和制造技术、新的器件组合方式，光放大器必然推动光纤通信网向高性能、低成本的方向迈进。 参考文献： [1]陈才和.光纤通信[M].北京：电子工业出版社，2004. [2] Masuda H, Kawai S, Aida K. Ultra-wideband hybrid amplifier comprising distributed Raman amplifier and erbium-doped fiber amplifier[J]. Electron.lett., 1998, 33(9):1342～1344. [3]赵书安.半导体光放大器的原理及应用分析[J].金陵科技学院学报,2005,21(3):22-26.
单模和多模光纤的特点和应用 一、光纤结构 光纤是光导纤维的简称，是一种新的光波导，是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。（光纤呈圆柱形，由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 1. 纤芯 位置: 位于光纤的中心部位， 直径：在4-50μm，单模光纤的纤芯直径为4-10μm ,多模光纤的纤芯直径为50μm。 纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅（如二氧化锗，五氧化二磷）作用是适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。 2. 包层 位置: 位于纤芯的周围 直径：125μm 成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。 掺杂剂（如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键），它使得光信号封闭在纤芯中传输。 3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。 一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层：一般为性能良好的填充油膏； 二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆层的作用：是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约2. 5 mm 。 4. 光纤最重要的两个传输特性 损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。 (l)光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；散射损耗是因
第三章单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应 3.1.2 单模工作模特性及光功率分布 (3) 3.1.3单模光纤中LP01模的高斯近似 (4) 3.2 单模光纤的双折射（单模光纤中的偏振态传输特性） (6) 3.2.1双折射概念 (6) 3.2.2 偏振模色散概念 (8) 3.2.3 单模光纤中偏振状态的演化 (9) 3.2.4 单模单偏振光纤 (10) 3.3单模光纤色散 (11) 3.3.1 色散概述 (11) 3.3.2 单模光纤的色散系数 (13) 3.4 单模光纤中的非线性效应 (15) 3.4.1 受激拉曼散射（SRS） (16) 3.4.2 受激布里渊散射（SBS） (19) 3.5 非线性折射率及相关非线性现象 (21) 3.5.1 光纤的非线性折射率 (21) 3.5.2 与非线性折射率有关的非线性现象 (22) 3.5.3 自相位调制 (23) 第三章单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应 3.1 单模光纤的传输特性 单模光纤就是在给定的工作波长上，只有主模式才能传播的光纤。例如在阶跃型光纤只传播HE11模（或LP01）的光纤。
由于单模光纤中只传输一个模式，不存在模式色散，所以它的色散比多模光纤要小的多，因而单模光纤拥有巨大的传输带宽。长途光纤通信系统都无例外的采用单模光纤作为传输介质。由于单模光纤已经成为光纤通信系统中最主要的传输介质，所以对单模光纤分析并掌握其传输特性就显得尤为重要。单模光纤的纤芯折射率分布可以是均匀的，也可以是渐变的。 3.1.1 单模条件和截止波长 阶跃式光纤的主模LP 01模的归一化频率为零，次最低阶模LP 11模的归一化截止频率为2.405。单模传输条件是光纤中只有LP 01模可以传输，而LP 11模以及其它高次模都被截止，这就意味着归一化工作频率应满足条件：0 常用光源的种类、特点、适用场合、及其图片 种类特点适用场合图片 白炽灯普通灯泡安装及适用容易、立 即启动成本低、反射 泡可做聚光投射住宅基本集装饰性照明、反射灯泡可用于重点照明 反射灯泡 卤素灯体积小、高亮度、光 色较白、易安装、寿 命较普通灯泡长 商业空间的重点照明 卤钨灯体积小、发光效率 高、色温稳定、光 衰小、光衰小等宜用在照度要求较高、显色性较好或要求调光的场所，如体育馆、大会堂、宴会厅等 LED 寿命长、光效高、 无辐射与低功耗显示屏、汽车用灯、LCD背光源、在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等、 日光灯普通型日 光灯 有各种不同光色可供 选择、可达到高照度 并兼顾经济性办公室、商场、住宅及一般公共建筑 PL灯管体积小、寿命长、效 率高、省电 局部照明、安全照明、 方向指标照明 SL省电 灯管 高效、省电、能直接 取代普通白炽灯泡大部分适用白炽灯泡的场所均可使用 气体放电灯高压水银 灯 高效率、寿命长、适 当显色性 住宅区公用区、运动 场、工厂 免用镇流 器水银灯 寿命长、显色性佳、 安装容易、效率较白 炽灯高 可直接取代白炽灯泡 用于小型工业场所、 公共区域用植栽照射 金属卤化 物灯 效率高、寿命长、显 色性佳 适合彩色电视转播运 动场投光照明、工业 照明、道路照明、植 栽照明 高压钠灯效率极高、寿命较长、 光输出稳定 道路、隧道等公共场 所照明、投光照明、 工业照明、植栽照射 低压钠灯效率极高、寿命特长、 明视度高、显色性差 为单一光色 节约能源、高效而颜 色不重要的各种场所 金属卤化 物灯 发光效率高、显色性 能好、寿命长等 较繁荣街道、商业照 明、广场照明、舞台 摄影、体育场馆等 多模光纤和单模光纤区别 1、多模光纤是光纤通信最原始的技术，这一技术是人类首次实现通过光纤来进行通信的一项革命性的突破。 2、随着光纤通信技术的发展，特别是激光器技术的发展以及人们对长距离、大信息量通信的迫切需求，人们又寻找到了更好的光纤通信技术----单模光纤通信。 3、光纤通信技术发展到今天，多模光纤通信固有的很多局限性愈发显得突出： ①、多模发光器件为发光二极管（LED），光频谱宽、光波不纯净、光传输色散大、传输距离小。1000M bit/s带宽传输，可靠距离为255米(m)。100M bit/s带宽传输，可靠距离为2公里(km)。 ②、因多模发光器件固有的局限性和多模光纤已有的光学特性限制，多模光纤通信的带宽最大为1000M bit/s。 4、单模光纤通信突破了多模光纤通信的局限： ①、单模光纤通信的带宽大，通常可传100G bit/s以上。实际使用一般分为155M bit/s、 1.25G bit/s、 2.5G bit/s、10G bit/s。 ②、单模发光器件为激光器，光频谱窄、光波纯净、光传输色散小，传输距离远。单模激光器又分为FP、DFB、CWDM三种。FP激光器通常可传输60公里(km)，DFB和CWDM 激光器通常可传输100公里(km)。 5、数字式光端机采用视频无压缩传输技术，以保证高质量的视频信号实时无延迟传输并确保图像的高清晰度及色彩纯正。这种传输方式信息数据量很大，4路以上视频的光端机均 采用1.25G bit/s以上的数据流传输。8路视频的数据流高达1.5G bit/s。 因多模光纤最大带宽仅为1G bit/s，如果采用多模光纤传输，势必造成信息丢失、视频图像出现大量雪花甚至白斑、数据控制失常。 另一个致命的因素就是传输距离的限制，多模光纤1G bit/s带宽的传输距离理论上是255米(m)，如果考虑到光链路损耗，实际距离还要小几十米。 6、从单模光纤通信技术诞生之日起，就意味着多模光纤通信方式的淘汰。目前用多模光纤传输的已经很少了，只是因为市场的惯性而延续至今，对光纤通信这一行业的人来说，这早已是不争的事实。我们认为应该本照着对用户负责，对用户长远需求负责的精神提出合理建议 根据传输点模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。所谓"模"是指以一定角速度进入光纤的一束光。单模光纤采用固体激光器做光源，多模光纤则采用发光二极管做光源。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散(因为每一个“模”光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同，这种特征称为模分散。)，模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离，因此，多模光纤的芯线粗，传输速度低、距离短，整体的传输性能差，但其成本比较低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境下。单模光纤只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散特性，因而，单模光纤的纤芯相应较细，传输频带宽、容量大，传输距离长，但因其需要激光源，成本较高。 多模光纤 多模光纤中光信号通过多个通路传播;通常建议在距离不到英里时应用。 多模光纤从发射机到接收机的有效距离大约是5英里。可用跟离还受发射/接收装置的类型和质量影响; 光源越强、接收机越灵敏，距离越远。研究表明，多模光纤的带宽大约为4000Mb/s。 制造的单模光纤是为了消除脉冲展宽。由于纤芯尺寸很小(7-9微米)，因此消除了光线的跳跃。在1310和 1550nm波长使用聚焦激光源。这些激光直接照射进微小的纤芯、并传播到接收机，没有明显的跳跃。如果可以把多模比作猎怆，能够同时把许多弹丸装人枪筒，那么单模就是步枪，单一光线就像一颗子弹。 单模光纤 单模光纤的纤芯较细，使光线能够直接发射到中心。建议距离较长时采用。 另外，单模信号的距离损失比多模的小。在头3000英尺的距离下，多模光纤可能损失其LED光信号强度的50%，而单模在同样距离下只损失其激光信号的 综合布线中如何选择多模光纤和单模光纤 【文章摘要】光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模.多模光纤的纤芯直径为50或62.5μ米,包层外径125μ米,表示为50/125μ米或62.5/125μ米.单模光纤的纤芯直径为8.3μ米,包层外径125μ米,表示为8.3/125μ米. 1、光纤分类 光纤按光在其中的传输模式可分为单模和多模.多模光纤的纤芯直径为50或62.5μ米,包层外径125μ米,表示为50/125μ米或62.5/125μ米.单模光纤的纤芯直径为8.3μ米,包层外径125μ米,表示为8.3/125μ米. 光纤的工作波长有短波850n米、长波1310n米和1550n米.光纤损耗一般是随波长增加而减小,850n米的损耗一般为2.5dB/千米,1.31μ米的损耗一般为0.35dB/千米,1.55μ米的损耗一般为0.20dB/千米,这是光纤的最低损耗,波长1.65μ米以上的损耗趋向加大.由于OHˉ(水峰)的吸收作用,900~1300n米和1340n米~1520n米范围内都有损耗高峰,这两个范围未能充分利用. 2、多模光缆 多模光纤(米ulti 米ode Fiber) －芯较粗(50或62.5μ米),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.因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里.如下表,为多模光缆的带宽的比较: 提到万兆多模光缆,需要作些说明,光纤系统在传输光信号时,离不开光收发器和光纤.因传统多模光纤只能支持万兆传输几十米,为配合万兆应用而采用的新型光收发器,ISO/IEC 11801制定了新的多模光纤标准等级,即O米3类别,并在2002年9月正式颁布.O米3光纤对LED和激光两种带宽模式都进行了优化,同时需经严格的D米D测试认证.采用新标准的光纤布线系统能够在多模方式下至少支持万兆传输至300米,而在单模方式下能够达到10 公里以上(1550n米更可支持40公里传输). 第三章单模光纤传输特性及光纤中非线 性效应 第三章 单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应 3.1.2 单模工作模特性及光功率分布 (3) 3.1.3单模光纤中LP 01模的高斯近似 (4) 3.2 单模光纤的双折射（单模光纤中的偏振态传输特性） (5) 3.2.1双折射概念 (5) 3.2.2 偏振模色散概念 (6) 3.2.3 单模光纤中偏振状态的演化 (7) 3.2.4 单模单偏振光纤 (8) 3.3单模光纤色散 (9) 3.3.1 色散概述 (9) 3.3.2 单模光纤的色散系数 (10) 3.4 单模光纤中的非线性效应 (12) 3.4.1 受激拉曼散射（SRS ） (12) 3.4.2 受激布里渊散射（SBS ） (14) 3.5 非线性折射率及相关非线性现象 (15) 3.5.1 光纤的非线性折射率 (15) 3.5.2 与非线性折射率有关的非线性现象 (16) 3.5.3 自相位调制 (17) 第三章 单模光纤的传输特性及光纤中的非线性效应 3.1 单模光纤的传输特性 单模光纤就是在给定的工作波长上，只有主模式才能传播的光纤。例如在阶跃 型光纤只传播HE 11模（或LP 01）的光纤。 由于单模光纤中只传输一个模式，不存在模式色散，所以它的色散比多模光纤 要小的多，因而单模光纤拥有巨大的传输带宽。长途光纤通信系统都无例外的 采用单模光纤作为传输介质。由于单模光纤已经成为光纤通信系统中最主要的 传输介质，所以对单模光纤分析并掌握其传输特性就显得尤为重要。单模光纤 的纤芯折射率分布可以是均匀的，也可以是渐变的。 3.1.1 单模条件和截止波长 阶跃式光纤的主模LP 01模的归一化频率为零，次最低阶模LP 11模的归一化 截止频率为2.405。单模传输条件是光纤中只有LP 01模可以传输，而LP 11模以及 其它高次模都被截止，这就意味着归一化工作频率应满足条件：0 光纤的类型 1．单模光纤 单模光纤中，模内色散是比特率的主要制约因素。由于其比较稳定，如果需要的话，可以通过增加一段一定长度的“色散补偿单模光纤”来补偿色散。零色散补偿光纤就是使用一段有很大负色散系数的光纤，来补偿在1550nm处具有较高色散的光纤。使得光纤在1550nm 附近的色散很小或为零，从而可以实现光纤在1550nm处具有更高的传输速率。 在单模光纤中，另一种色散现象是偏振模色散（PMD），由于PMD是不稳定的，因而不能进行补偿。 2．多模光纤 多模光纤中，模式色散与模内色散是影响带宽的主要因素。PCVD工艺能够很好地控制折射率分布曲线，给出优秀的折射率分布曲线，对渐变型多模光纤（GIMM），可限制模式色散而得到高的模式带宽。 全系统带宽达到一定程度时，同样也受到模内色散的制约，尤其在850nm处，多模光纤的模内色散非常大。一些国际标准给出的多模光纤在850nm处的色散系数为-120ps/（nm·km），而PCVD多模光纤的色散值介于-95～-110 ps/（nm·km）。 单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳线用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。 多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。 光纤使用注意！ 光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致，也就是说光纤的两端必须是相同波长的光模块，简单的区分方法是光模块的颜色要一致。 一般的情况下，短波光模块使用多模光纤（橙色的光纤），长波光模块使用单模光纤（黄色光纤），以保证数据传输的准确性。 光纤在使用中不要过度弯曲和绕环，这样会增加光在传输过程的衰减。 光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会损害光纤的耦合。 为什么多模光纤比单模光纤用的频繁？在什么情况下应该用单模光纤？ 一般来说，多模光纤要比单模光纤来的便宜。如果对传输距离或传送数据的速率要求不严格，那么，多模光纤在大多情况下都可以表现得很好。单模光纤虽然成本高，但是具有散射小的特点，可以应用在长距离传输或者需要高速数据速率的场合。有些应用是需要单模光纤的。 多模光缆 多模光纤(Multi Mode Fiber) －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。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。 提到万兆多模光缆，需要作些说明，光纤系统在传输光信号时，离不开光收发器和光纤。 光纤的分类特性优缺点详解 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。 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。传输距离较近，最多几公里。 我只是知道有单模和多模的，单模就是波长在1310NM上，多模就是850NM的，还有就是接口也不同，分LC ,SC ,FC，因本人专业知识有限,其他的是我在网上查找的！请参考！一，光纤的分类些特种光纤如晶体光纤并未列出 光纤是光导纤维（OF：Optical Fiber）的简称。但光通信系统中常常将 Opti cal Fibe（光纤）又简化为 Fiber，例如：光纤放大器（Fiber Amplifier）或光 纤干线（Fiber Backbone）等等。有人忽略了Fiber虽有纤维的含义，但在光系统 中却是指光纤而言的。因此，有些光产品的说明中，把fiber直译成“纤维”，显然 是不可取的。 光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材 料作成的包层所被覆，并将射入纤芯的光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯 中传播前进的媒体。 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（0.85pm、1.3pm、 1.55pm）。 （2）折射率分布：阶跃（SI）型、近阶跃型、渐变（GI）型、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：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（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。 《光纤通信系统及其应用》课后习题 第一章 1.1实现光纤通信的关键器件与技术是什么？ 1.2光纤通信使用光源的波长范围是什么？ 1.3 光纤通信有哪些优点？ 1.4 数字光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。 1.5 模拟光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分的作用。 1.6 光纤通信的应用范围主要是哪些领域？ 第二章 2.1均匀光纤芯与包层的折射率分别为1n =1.50，2n =1.45，试计算： （1）光纤芯与包层的相对折射率差?； （2）光纤的数值孔径NA 。 2.2 在阶跃折射率光纤中，1n =1.52，2n =1.49。 （1）光纤浸在水中（0n =1.33），求光从水中入射到光纤输入端面的最大接收角； （2）光纤放置在空气中，求数值孔径。 2.3 一阶跃折射率光纤，折射率1n =1.5，相对折射率差?=1%，求光纤的数值孔径。 2.4 光纤通信为什么用0.85m μ，0.85m μ，0.85m μ三个工作波长？ 2.5 光纤的损耗机理及危害是什么？ 2.6 光纤的色散机理及危害是什么？ 2.7 光缆的主要结构是什么？ 第三章 3.1 设激光器的高能级和低能级的能量各为2E 和1E ，频率为f ，相应能级上的粒子密度各为2N 和1N 。 （1）当f =3000MHz ，T =300K 时，计算2N /1N ； （2）当λ=1m μ，T =300K 时，计算2N /1N ； （3）当λ=1m μ时，若2N /1N =0.1，计算环境温度T 。 3.2 一半导体激光器，谐振腔长l =300m μ，工作物质的损耗系数α=11 -mm ，谐振腔两镜面的反射率1R =0.33，2R =1，求： （1）阈值时的增益系数th g ； （2）当2R 由0.33增加到1时，激光器的阈值电流如何变化？ 3.3 半导体激光器发光的基本条件是什么？ 3.4 能级跃迁有哪几种形式？ 3.6 半导体激光器有哪些特征？ 3.7 半导体激光器有哪些基本结构？ 3.8 比较半导体激光器和发光二极管的异同。 3.9 光电探测器的基本原理是什么？ 3.10提高光电探测器量子效率的主要方法是什么？ 3.11 光电探测器的主要特性是什么？ 3.12 光电探测器的工作电压是正向还是反向？ 3.13 一个Ge 光电二极管，入射光波长λ=1.3m μ，在这个波长下吸收系数α=1410-cm ，入射表面的反射率R=0.05，P 接触层的厚度为1m μ，它所能得到的最大的响应度为多少？ 单模光纤的特性参数及特性的理论分析 陆锐勇 2009012303 皖西学院信息工程学院通信工程2009级02班 摘要：本文通过在理论上对单模光纤的特征参数（即影响单模光纤的传输效率因素），以及衰减特性的分析。在单模光纤中存在弯缩损耗，材料对信号的吸收及模内色散等现象。并结合实际应用的技术规范，对单模光纤的生产要求和研发趋势进行简单的总结和概述。 关键词：单模光纤、色散、宏弯损耗、微弯损耗、吸收 Abstract: Based in theory of single mode fiber characteristic parameters (i.e. the effects of single mode optical fiber transmission efficiency factors ), and attenuation characteristics analysis. In a single-mode fiber in the presence of bending loss, material absorbs the signal and intramode dispersion phenomenon. Combined with the practical application of the technical specification for single-mode fiber, the production requirements and development trend for simple summary and overview. Key words: A single-mode optical fiber, dispersion, macro bending loss, microbending loss, absorption 一、光纤的介绍 光纤是一种高度透明的玻璃丝，由二氧化硅等高纯度玻璃经复杂的工艺拉丝制成。光纤从横截剖面看可以分为三部分，即折射率较高的芯区、折射率较低的包成、表面涂覆层。包层和涂覆层的作用是满足光纤能够导光的需求，涂覆层是为了防止光纤表面微小裂纹的扩大，从而增强光纤的机械强度。 光纤的种类有很多，根据光纤中的传输模式的多少可以分为单模光纤和多模光纤。单模光纤指在给定的工作波长上，只能传输单一模式的光纤。因为单模光纤中不存在模式色散，所以具有几十吉赫兹以上的传输频段，有利于大容量、长距离、高码速的信息传输。 目前ITU-T已经在建议G.652、G.653、G.654、G.655和G.656中分别定义了5种不同设计的单模光纤。其中G.652光纤是目前应用最广泛的标准单模光纤，称为1310nm性能最佳的单模光纤；G.652光纤还可以分为G.652.A、G.652.B、G.652.C、G.652.D。 二、光纤在光纤通信系统的应用 光纤通信系统主要由发送端机、光纤传输信道、接收端机组成。光纤是光纤通信系统中最重要的组成部分，是光波的传输媒介，其传播特性直接影响系统的通信质量。 在最初对光纤如何对光进行传导的实验中发现，所有将光纤用于通信的尝试都因信号刚传输几英尺就完全消失而失败。即随着传输距离的增加，信号将发生衰减和失真，信道的传输特性是影响光纤通信系统性能的决定因素。光纤的主要传输特性是损耗和色散。光纤的传输损耗特性用衰减系数表示，与光线中的杂质浓度和光波频率等因素有关。 三、单模光纤的特征参数 单模光纤的常用特征参数：衰减系数、截止波长、模场直径 1.衰减系数α 衰减量的大小通常用单位长度的衰减，即衰减系数α表示，定义为 α= 10/L lg (Pi/Po) (dB/km) 式中L－－光纤长度，单位km 通信单模光纤的相关标准介绍与分类 1、概述 光纤是光缆的核心部分，光纤通信技术的发展大大推动了光纤的标准化工作的进程。目前，主要从事光纤和光缆国际标准化研究的组织是IEC(国际电工技术委员会)和ITU-T(国际电信联盟)。IEC侧重于光纤光缆生产厂商，主要关注的是产品性能规范和测试方法，而ITU-T则侧重于通信运营商和传输设备制造商，主要关注光纤在通信运营网络中的正确合理使用。虽然IEC与ITU-T的研究的侧重点不同，但两个组织对光纤传输特性的要求是相同的，他们根据光纤的零色散波长、截止波长等是否产生位移而将单模光纤进行划分。 2、光纤的分类 光纤从传输模式上可分单模光纤和多模光纤两种。而IEC和ITU-T又根据零色散波长和截止波长是否产生位移将单模光纤划分为6种类型。其中ITU-T标准将单模光纤分为G.652、G.653、G.654、G.655和G.656等类型，而IEC则将单模光纤分为B1.1、B1.2、B1.3、B2、B4等，两个国际标准中光纤的分类对应关系及主要特征详见下表： ITU-T与IEC光纤型式对照表 ITU-T分类 IEC分类光纤名称主要特征及应用 G.652A G.652B B1.1 非色散位移单模光纤零色散波长在1300～1324nm处，最佳工作波长为1310nm，也可用在1550nm波长范围，但1550nm的色散较大，适用于10GBit/s以下中距离传输。如在1550nm波段长距离传输需要进行色散补偿。 G.654 B1.2 截止波长位移单模光纤零色散波长在1300～1324nm处，截止波长位移至1310nm以上区域，1550nm衰减最低，可达0.18dB/km，主要用于海缆。1550nm色散大。 G.652C G.652D B1.3 波长段扩展的非色散位移单模光纤(也称全波光纤或低水峰光纤) 零色散波长在1300～1324nm处，消除了G.652A、B光纤存在的1383nm处的水峰，将工作波长扩展到1360-1530nm，用于城域网全波段CWDM传输。 G.653 B2 色散位移单模光纤为在1550nm波长进行传输而优化的光纤，为解决1550nm色散大而将零色散波长移至1550nm附近，1550nm衰减小，适用于C波段长距离单通道传输。但当采用波分复用传输时会产生非线性效应。 / B3 色散平坦光纤在1310-1550nm波长区具有小的色散系数。 G.655A G.655B G.655C B4 非零色散位移单模光纤为在1550nm波长区进行多信道传输而优化的光纤。使1550nm波长上有一定的色散值，可抑制四波混频等非线性效应，适用于C、L波段长距离DWDM传输。 深圳凯祺瑞科技有限公司-https://www.doczj.com/doc/9818701534.html, 多 模 光 纤 与 单 模 光 纤 1 什么是单模与多模光纤？他们的区别是什么？ 单模与多模的概念是按传播模式将光纤分类──多模光纤与单模光纤传播模式概念。我们知道，光是一种频率极高（3×1014Hz）的电磁波，当它在光纤中传播时，根据波动光学、电磁场以及麦克斯韦式方程组求解等理论发现： 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等（其中m、n=0、1、2、3、……）。 其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模。 1）多模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1μm），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，导致长距离的传输之后会产生时延、光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。 模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。 多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。其纤芯直径约在50μm左右。 2）单模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相近时，如芯径d1 在5～10μm范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。 由于它只有一种模式传播，避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。因此，要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，通过公式计算得出，对于NA=0.12 的光纤要在λ=1.3μm以上实现单模传输时，光纤纤芯的半径应≤4.2μm，即其纤芯直径d1≤8.4μm。 由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以对其制造工艺提出了更苛刻的要求。 2 使用光纤有哪些优点？ 1) 光纤的通频带很宽，理论可达30T。 2) 无中继支持长度可达几十到上百公里，铜线只有几百米。 3) 不受电磁场和电磁辐射的影响。 目录 摘要 (1) Abstract (1) 引言 (1) 1光纤的发展 (2) 1.1单模光纤的发展 (2) 1.2多模光纤的发展 (2) 2多模与单模光纤通信的原理 (3) 2.1多模光纤 (3) 2.2单模光纤 (4) 3两种光纤的特性 (4) 3.1单模光纤的特点 (4) 3.2多模光纤的特点 (5) 3.3单模光纤与多模光纤的比较 (6) 4单模光纤与多模光纤的应用 (6) 结语 (8) 参考文献 (8) 致谢 (9) 多模光纤与单模光纤的优缺点与应用 学生姓名：杨荣林学号：20095040032 单位：物理电子工程学院专业：物理学 指导老师：张新伟职称：讲师 摘要：光纤通信技术是指把光波作为信息传输的载波，以光纤作为信息传输的媒介，将信息进行点对点发送的现代通信方式。光纤通信技术的诞生及深入发展是信息通信史上一次重要的改革。光纤通信技术从理论提出到工程领域的技术实现，再到今天高速光纤通信的实现，前后经历了几十年的时间。本文对光纤通信的发展以及单模光纤与多模光纤的特点及其应用进行了阐述。 关键词：多模光纤；单模光纤；光纤通信 The advantages and disadvantages of multimode and single-mode fiber and their application Abstract:Technology of optical fiber communication is the modern way of communication that it uses the light wave as the carrier of information transmission and information is transmitted from point to point by optical fiber regarded it as the medium.The birth and development of optical fiber communication technology is an important reform in the history of information communication. In this paper, the development of optical fiber communication and single-mode and multimode fiber characteristics and their application are discussed. Key words: Multimode optical fiber; Optical fiber; Optical fiber communication 引言 科学技术、工业、农业和国防现代化国际经济贸易中的人与人之间交流必然带来了全球性的海量信息交换。光纤通信以其通信容量大、中继距离长、抗电磁干扰等优点，己成为支撑全世界海量信息交换的最重要的技术支柱之一。光纤通常用光源的种类、特点及应用
多模光纤和单模光纤对比分析
综合布线中如何选择多模光纤和单模光纤[详细]
第三章 单模光纤传输特性及光纤中非线性效应培训资料
多模光纤和单模光纤的区别
光纤的分类-特性-优缺点-详解Word版
《光纤通信系统及其应用》课后习题
单模光纤的参数及理论分析
通信单模光纤的相关标准介绍与分类
多模光纤与单模光纤
多模光纤与单模光纤的优缺点与应用 2
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