812光纤类型 8.1.21单模光纤和多模光纤 单模光纤只能传输一种模式,但这种模式可以按两种相互正交的偏振状态出现。多模光 纤能传输多种模式,往往有几百到几千个模式 光纤能传导的模式数N可用下式计算 (81-10) 2(a+2) a+ 式(8110)中,n1是纤芯折射率的最大值;c是光纤断面折射率分布指数,它决定光 纤折射率沿径向分布的规律。Δ为最大相对折射率差,即 △ 几1-n2 (819) 几1 8122阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤 根据纤芯径向折射率的不同,光纤又可分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。通常 单模光纤多半是阶跃折射率分布,多模光纤既有阶跃折射率分布也有渐变折射率分布。 2021/2/3
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折射率 光纤截面和光线路径 典型尺寸 125μm (包层) 二√ 8~12μm 纤芯) (a)单模阶跃折射率光纤 125-400μm (包层) 0-200μm (纤芯) (b)多模阶跃折射率光纡 125-140μm r A (包层) (纤芯) ()多模梯度折射率光纤 图8-3阶跃光纤、渐变光纤和单模光纤折射率的分布
图8-3 阶跃光纤、渐变光纤和单模光纤折射率的分布
实际设计与使用的光纤,其性能也各不相同。单模光纤频带极宽,而 渐变折射率光纤的信息容量较大,且处理简便。当需要从光源处收集 尽可能多的光能时,则使用粗芯阶跃折射率多模光纤比较合适。因此 通常在短距离、低数据率通信系统中使用多模阶跃光纤;在长距离 高数据率通信系统中使用单模光纤或渐变折射率多模光纤。在光纤传 感应用中,光强度调制型或传光型光纤传感器绝大多数采用多模(阶 跃或渐变折射率)光纤。相位调制型和偏振态凋制型光纤传感器采用 单模光纤,例如,满足特殊要求的保偏光纤、低双折射光纤、髙双折 射光纤等 2021/2/3
2021/2/3 8 实际设计与使用的光纤，其性能也各不相同。单模光纤频带极宽，而 渐变折射率光纤的信息容量较大，且处理简便。当需要从光源处收集 尽可能多的光能时，则使用粗芯阶跃折射率多模光纤比较合适。因此， 通常在短距离、低数据率通信系统中使用多模阶跃光纤；在长距离、 高数据率通信系统中使用单模光纤或渐变折射率多模光纤。在光纤传 感应用中，光强度调制型或传光型光纤传感器绝大多数采用多模（阶 跃或渐变折射率）光纤。相位调制型和偏振态凋制型光纤传感器采用 单模光纤，例如，满足特殊要求的保偏光纤、低双折射光纤、高双折 射光纤等
8.13光纤传输特性 光纤的衰减(或损耗)和色散(或带宽)是描述光纤传输特性的两个 重要参量 81.31光纤的损耗 光纤的损耗主要包括吸收损耗、散射损耗和微扰损耗,这里主要介绍 前2种。 (1)吸收损耗 玻璃材料的吸收损耗主要是 由它们所含的过渡金属离子 所造成的(如铜、铁、铬等 正离子)。此外氢氧根 A(um) (OH-)引起的吸收损耗亦 08101.21.41618 是极为重要的因素。 图814无OH基光纤损耗与波长的关系 2021/2/3
2021/2/3 9 8.1.3 光纤传输特性 光纤的衰减（或损耗）和色散（或带宽）是描述光纤传输特性的两个 重要参量。 8.1.3.1 光纤的损耗 光纤的损耗主要包括吸收损耗、散射损耗和微扰损耗，这里主要介绍 前2种。 （1）吸收损耗 玻璃材料的吸收损耗主要是 由它们所含的过渡金属离子 所造成的（如铜、铁、铬等 正离子）。此外氢氧根 （OH-）引起的吸收损耗亦 是极为重要的因素
(2)散射损耗 切透明物体都具有因 密度不均匀而引起的折 射率不均匀,因而使光 向各个方向散射造成光 80010012001400160(m 能量的损耗,这种散射 称为瑞利散射,它代表图815低OH基光纤损耗与波长的关系 了光纤损耗的最低极限 当波长小于0.8μm时,此外,光纤在制造过程中造成的缺陷,如 瑞利散射引起的损耗随纤芯与包层的界面不规则、光纤粗细不均 波长的缩短而明显增加。匀等都会引起模式耦合而使一部分能量转 因此目前使用的石英玻移到辐射模而逸出纤芯,造成散射损耗。 璃光纤,其使用波段限光纤弯曲时亦会引起模式耦合而造成“弯 于0.8~1.7μm波段之曲损耗
（2）散射损耗 一切透明物体都具有因 密度不均匀而引起的折 射率不均匀，因而使光 向各个方向散射造成光 能量的损耗，这种散射 称为瑞利散射，它代表 了光纤损耗的最低极限。 当波长小于0.8µm时， 瑞利散射引起的损耗随 波长的缩短而明显增加。 因此目前使用的石英玻 璃光纤，其使用波段限 于0.8~1.7µm波段之 间。 此外，光纤在制造过程中造成的缺陷，如 纤芯与包层的界面不规则、光纤粗细不均 匀等都会引起模式耦合而使一部分能量转 移到辐射模而逸出纤芯，造成散射损耗。 光纤弯曲时亦会引起模式耦合而造成“弯 曲损耗