光纤的分类/光纤性能特性

光纤的分类/光纤性能特性

光纤的分类

①按照传输模式来划分：

光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁场场形，或者说是光场场形(HE)。各种场形都是光波导中经过多次的反射和干涉的结果。各种模式是不连续的离散的。由于驻波才能在光纤中稳定的存在，它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的光场，即各种光斑。若是一个光斑，我们称这种光纤为单模光纤，若为两个以上光斑，我们称之为多模光纤。

② 按照纤芯直径来划分：

★50/125(μm) 缓变型多模光纤

★62.5/125(μm) 缓变增强型多模光纤

★8.3/125(μm) 缓变型单模光纤

③ 按照光纤芯的折射率分布来划分：

★阶跃型光纤 (Step index fiber)，简称SIF；

★梯度型光纤 (Graded index fiber)，简称GIF；

★环形光纤 (ring fiber)；

★W型光纤

多模光纤
在一定的工作波长下(850nm/1300nm)，有多个模式在光纤中传输，这种光纤称之为多模光纤。这种光纤具有相对大的芯线直径　(50到80µm)以及125µm的直径。阶跃折射率多模光纤在芯线和覆层间具有突然的变化,而渐变折射率多模光纤在芯线和覆层间具有逐渐的变化。前者被限制在大约50Mbit/s范围内而后内者的范围为1Gbit/s。对于渐变光纤,折射量从芯线向外逐渐降低。光在折射率较低的材料中传输的较快。这将导致光在外部材料中比在芯线中传输的快。最终结果是所有的光线趋于同时到达。但这种修正仍然有距离限制。

由于色散或像差，因此，这种光纤的传输性能较差，频带较窄，传输容量也比较小，距离比较短。

单模光纤
单模光纤只传输主模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式色散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量，长距离的光纤通讯。这种光纤具有小的芯线(7到1Oµm),与多模光纤中的多路径反射相对,这种芯线强制光沿着光缆按照较直的单路径传播。但是,另一种称为色散的散射形式又是一个问题(将在后面讨论)。通常的光源是激光器。这种光纤加工复杂，但具有更大的通信容量和更远的传输距离。

光纤规格以分数的形式列出芯线和覆层的直径。:例如,FDDI(光纤分布式数据接口)的最小建议类型为62.5/125µm多模光纤。这意味着芯线是62.5µm,而芯线和周围的覆层总共是125µm。连接光纤时覆层直径必须相同,这是因为连接器通常参照覆层直径调整芯线。

阶跃折射和渐变折射多模光纤的芯线规格通常为50、62.5或100µm。阶跃模式光缆的覆层直径为l25µm。
单模光纤的芯线直径通常为7到lOµm ,覆层直径为125µm。
ITU已经定义了一系列建议,它们描述多模和单模光纤的几何属性和传输属性。下面列出四个最重要的建议:

ITU G.651 讨论具有50µm正常芯线直径和125µm正常覆层直径的多模渐变折射光纤。
ITU G.652 讨论单模式NDSF(无色散偏移光纤)。20世纪80年代安装的光缆大部分都是这种光缆。传输发生在l310nm范围,此处的信号散射最小。长距离中散射引起信号问题,将在后面对之进行讨论。G.652光纤支持下列距离和数据速率:lOOOkm为2.5Gbit/S, 60km为lOGbit/s,3km为40G/bits。　
ITU G.653 讨论单模色散偏移光纤。这种光纤使用了一种设计方法,旨在“偏移”到散射最小化的区域l550nm波长范围。在这个范围,衰减也被最小化,因此光缆距离可以更长。　
ITUG.655 讨论单模式NZ-DSF(非零色散偏移光纤)光纤,它利用色散特性抑制四波混频的增长。四波混频是一种对WDM(波分复用)　系统有害的效应。NZ-DSF支持高功率信号和更长的距离,以及速率为lOGbit/s或更高的间隔紧密的DWDM(密集WDM)信道。Lucent True Wave是这种光纤的一个实例。它支持下列距离和数据速率:6000km为2.5Gbit/s, 400km为10Gbit/s,25km为40Gbit/s。
G.655是光纤的最新开发成果。特别是G.655为WDM和海底光缆等长距离光缆的运行做了优化。它使用色散,产生了良好的效果。色散有助于减小四波混频(FWM)的效应。当三个波长混合,产生的第四个波长与原始信号重叠并干涉原始信号时,在DWDM系统中就出现了这种效应。

使用DWDM,单根光纤可以传输几千个λ的电路。一个λ就是光窗口内光特定的一个次波长。它具备单个电路的所有功能。λ是使用频分复用设置的。可以将每个λ想象成以lOGbit/s或更高速度传输的红外线的一种特定颜色。光纤复用器将光纤中可用的光谱分成许多单个的λ。例如,Avanex PowerMux可以将800多个信道放在单根光纤上,信道之间的间隙为l2.5GHz。因为每根光纤可能有几千个λ,通信公司向企业出租整个光纤波长也是切实可行的。请参阅“光纤网络”。　　 DWDM的替换方案是新的光纤调制技术,该技术提升了现有光纤的功能。Kestrel Solution的光纤FDM结合了FDM(频分多路复用)、DSP(数字信号处理)和光纤调制从而改进了现有光纤的性能,特别是在已安装了低质量光纤(由于短距离)的大都市区域和SONET系统。光纤FDM使人们能够完全访问光纤总的带宽。