光纤通信基础1.光纤的基本结构Tnna最基本的光n(r)纤结构由芯n(r)0子和包层两aa部分组成bbrr(a)坐标系统(b）阶跃折射率分布(c)渐变折射率分布渐变型光纤：光纤芯子的阶跃折射率分布光纤：光折射率分布是渐变的，包纤芯子和包层的折射率都层的折射率是均匀的是均匀的
1. 光纤的基本结构 光纤通信基础 (a) 坐标系统 A r y x z b a (b) 阶跃折射率分布 O b b r r a a n2 n1 n(r) O b b r r a a n2 n1 n(r) (c) 渐变折射率分布 最基本的光 纤结构由芯 子和包层两 部分组成 阶跃折射率分布光纤：光 纤芯子和包层的折射率都 是均匀的 渐变型光纤：光纤芯子的 折射率分布是渐变的，包 层的折射率是均匀的
1①?n1阶跃光纤的导光原理示意图
①② n1 n2 阶跃光纤的导光原理示意图 1 2 0 3 4
阶跃型光纤折射率是沿径向呈阶跃分布，在轴向呈均匀分布，n2是包层折射率，n是纤芯折射率。假设图中的阶跃型光纤为理想的圆柱体，光线若垂直于光纤端面入射，并与光纤轴线重合，或平行，这时光线将沿纤芯轴线方向向前传播。若光线以某一角度入射到光纤端面时，光线进入纤芯会发生折射。当光线到达纤芯与包层的界面上时，发生全反射或折射现象。若要使光线在光纤中实现长距离传输，必须使光线在纤芯与包层的界面上发生全反射，即入射角大于临界角。由前面分析已知光纤的临界角为0。 = arcsin( n2)n
阶跃型光纤折射率是沿径向呈阶跃分布，在轴向呈均匀 分布， 是包层折射率， 是纤芯折射率。假设图中的阶跃 型光纤为理想的圆柱体，光线若垂直于光纤端面入射，并 与光纤轴线重合，或平行，这时光线将沿纤芯轴线方向向 前传播。若光线以某一角度入射到光纤端面时，光线进入 纤芯会发生折射。当光线到达纤芯与包层的界面上时，发 生全反射或折射现象。 若要使光线在光纤中实现长距离传输，必须使光线 在纤芯与包层的界面上发生全反射，即入射角大于临界角 。由前面分析已知光纤的临界角为 n2 n1 arcsin( ) 1 2 n n c =
BBU渐变型光纤的模式色散渐变型多模光纤的模式色散较小折射率分布n,n2nin渐变型光纤中的光线的传播stop
光纤通信基础1.光纤的基本结构材料及几何尺寸：目前的通信用低损耗光纤的主要成分是高纯石英（SiO2），材料纯度为ppm（百万分之一）至ppb（十亿分之一）量级。纤芯通过微量掺入适当杂质以提高其折射率，通常为掺锗（Ge）石英纤芯直径在4~50um范围。包层一般为ppb级的纯石英材料。通信光纤的包层直径统一为125um√为了增加光纤的机械强度、柔韧性和耐老化特性，光纤外面通常用环氧树脂或硅橡胶涂覆。含涂覆层的通信光纤直径统一为250um
1. 光纤的基本结构 光纤通信基础 材料及几何尺寸： ➢ 目前的通信用低损耗光纤的主要成分是高纯石英（SiO2），材料纯度为 ppm（百万分之一）至ppb（十亿分之一）量级。 ➢ 纤芯通过微量掺入适当杂质以提高其折射率，通常为掺锗（Ge）石英。 纤芯直径在4~50 um范围。 ➢ 包层一般为ppb级的纯石英材料。通信光纤的包层直径统一为125um。 ➢ 为了增加光纤的机械强度、柔韧性和耐老化特性，光纤外面通常用环氧 树脂或硅橡胶涂覆。含涂覆层的通信光纤直径统一为250 um