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希望形成折射率变动

类别:通信工程   发布时间:2019-07-11 16:12   浏览:

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  展开全部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

  (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、

  (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、

  (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

  (5)制造方法:预塑有汽相轴向沉积(VAD)、化学汽相沉积(CVD)等,拉丝法有

  是以二氧化硅(SiO2)为主要原料,并按不同的掺杂量,来控制纤芯和包层的

  折射率分布的光纤。石英(玻璃)系列光纤,具有低耗、宽带的特点,现在已广泛

  掺氟光纤(Fluorine Doped Fiber)为石英光纤的典型产品之一。通常,作为

  1.3Pm波域的通信用光纤中,控制纤芯的掺杂物为二氧化绪(GeO2),包层是用SiO

  炸作成的。但接氟光纤的纤芯,大多使用SiO2,而在包层中却是掺入氟素的。由于,

  瑞利散射损耗是因折射率的变动而引起的光散射现象。所以,希望形成折射率变动

  氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而,常用于包层的掺杂。由于掺

  氟光纤中,纤芯并不含有影响折射率的氟素掺杂物。由于它的瑞利散射很小,而且

  石英光纤(Silica Fiber)与其它原料的光纤相比,还具有从紫外线光到近红

  也只能用于2pm。为此,能在更长的红外波长领域工作,所开发的光纤称为红外光纤。

  红外光纤(Infrared Optical Fiber)主要用于光能传送。例如有:温度计量、

  复合光纤(Compound Fiber)在SiO2原料中,再适当混合诸如氧化钠(Na2O)、

  氧化硼(B2O2)、氧化钾(K2O2)等氧化物的多成分玻璃作成的光纤,特点是多成

  分玻璃比石英的软化点低且纤芯与包层的折射率差很大。主要用在医疗业务的光纤

  氯化物光纤(Fluoride Fiber)是由氟化物玻璃作成的光纤。这种光纤原料又

  简称 ZBLAN(即将氟化铝(ZrF4)、氰化钡(BaF2)、氟化镧(LaF3)、氟化铝

  (A1F2)、氰化钠(NaF)等氯化物玻璃原料简化成的缩语。主要工作在2~ 10pm

  由于ZBLAN具有超低损耗光纤的可能性,正在进行着用于长距离通信光纤的可

  行性开发,例如:其理论上的最低损耗,在3pm波长时可达10-2~10-3dB/km,而

  目前,ZBLAN光纤由于难于降低散射损耗,只能用在2.4~2.7pm的温敏器和热

  最近,为了利用ZBLAN进行长距离传输,正在研制1.3pm的掺错光纤放大器(PD

  塑包光纤(Plastic Clad Fiber)是将高纯度的石英玻璃作成纤芯,而将折射

  率比石英稍低的如硅胶等塑料作为包层的阶跃型光纤。它与石英光纤相比较,具有

  纤芯租、数值孔径(NA)高的特点。因此,易与发光二极管LED光源结合,损耗也

  原料主要是有机玻璃(PMMA)、聚苯乙稀(PS)和聚碳酸酯(PC)。损耗受到

  塑料固有的C-H结合结构制约,一般每km可达几十dB。为了降低损耗正在开发应用

  比单模石英光纤大100倍,接续简单,而且易于弯曲施工容易。近年来,加上宽带化

  的进度,作为渐变型(GI)折射率的多模塑料光纤的发展受到了社会的重视。最近,

  (SMF:Single ModeFiber)。目前,在有线电视和光通信中,是应用最广泛的光纤。

  由于,光纤的纤芯很细(约10pm)而且折射率呈阶跃状分布,当归一化频率V参

  数<2.4时,理论上,只能形成单模传输。另外,SMF没有多模色散,不仅传输频带

  较多模光纤更宽,再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消,其合成特性恰好形

  SMF中,因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。凹陷型包层光纤(DePr-

  essed Clad Fiber),其包层形成两重结构,邻近纤芯的包层,较外倒包层的折射

  将光纤按工作彼长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤(MMF:

  MUlti ModeFiber)。纤芯直径为50pm,由于传输模式可达几百个,与SMF相比传输

  带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自

  从出现SMF光纤后,似乎形成历史产品。但实际上,由于MMF较SMF的芯径大且与LED

  等光源结合容易,在众多LAN中更有优势。所以,在短距离通信领域中MMF仍在重新

  MMF按折射率分布进行分类时,有:渐变(GI)型和阶跃(SI)型两种。GI型

  的折射率以纤芯中心为最高,沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看,在纤芯中

  前进的光束呈现以蛇行状传播。由于,光的各个路径所需时间大致相同。所以,传

  SI型MMF光纤的折射率分布,纤芯折射率的分布是相同的,但与包层的界面呈

  阶梯状。由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中,产生各个光路径的时差,致使

  射出光波失真,色激较大。其结果是传输带宽变窄,目前SI型MMF应用较少。

  单模光纤的工作波长在1.3Pm时,模场直径约9Pm,其传输损耗约0.3dB/km。

  石英光纤中,从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小(约0.2dB/km)。由于

  现在已经实用的掺铒光纤放大器(EDFA)是工作在1.55pm波段的,如果在此波段也

  就可使原在1.3Pm段的零色散,移位到1.55pm段也构成零色散。因此,被命名为色

  还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小(包括弯曲、拉伸和环境变

  色散移位光纤(DSF)是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色

  宽波段的色散,都能作到很低,几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到

  1.3pm~1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。

  不过这种光纤对于波分复用(WDM)的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较

  成的。可是,现在损耗最小的1.55pm,由于EDFA的实用化,如果能在1.3pm零色散

  因为,在1.3Pm零色散的光纤中,1.55Pm波段的色散约有16ps/km/nm之多。

  色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤(DCF:DisPersion Compe-

  DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比,纤芯直径更细,而且折射率差也较大。

  模式之外,实质上还存在着电磁场(TE、TM)分布的两个正交模式。通常,由于

  振模式之间的结合因素,在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散,

  称之偏振模式色散(PMD)。对于现在以分配图像为主的有线电视,影响尚不太大。

  偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时;④制作利用光干涉的光纤敏感器等,

  膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中,这些部分收缩,

  其结果在纤芯y方向产生拉伸,同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹

  通信用光纤通常的工作环境温度可在-40~+60℃之间,设计时也是以不受大

  影响、曝晒辐射线的恶劣环境下,也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤(Hard

  四氟乙稀(Teflon)等树脂,即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆

  镍(Ni)和铝(A1)等金属的。这种光纤则称为耐热光纤(Heat Resistant Fib-

  辐射线照射时,玻璃中会出现结构缺陷(也称作色心:Colour Center),尤在

  0.4~0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃,就能抑

  制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤(Radiation Resista-

  (SiC)、碳化钛(TiC)、碳(C)等无机材料,用来防止从外部来的水和氢的

  学气相沉积(CVD)法生产过程中,用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种

  碳涂覆光纤(CCF)能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的

  氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然,它在防止水分侵入延缓机械强度的疲

  在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤,称之碳涂层光纤(CCF:Carbon Coated

  Fiber)。其机理是利用碳素的致密膜层,使光纤表面与外界隔离,以改善光纤

  的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤(HCF)的一种。

  光纤。1985年英国的索斯安普顿(Sourthampton)大学的佩思(Payne)等首

  先发现掺杂稀土元素的光纤(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振荡和光放大

  的现象。于是,从此揭开了惨饵等光放大的面纱,现在已经实用的1.55pmEDFA

  就是利用掺饵的单模光纤,利用1.47pm的激光进行激励,得到1.55pm光信号放

  之外的f±fR, f±2fR等频率的散射光,对此现象称喇曼效应。由于它是物质

  动数变小,对此散射光称斯托克斯(stokes)线。反之,从物质得到能量,而

  振动数变大的散射光,则称反斯托克斯线。于是振动数的偏差FR,反映了能级,

  利用这种非线性媒体做成的光纤,称作喇曼光纤(RF:Raman Fiber)。

  偏心光纤(Excentric Core Fiber),它是异型光纤的一种。其纤芯设置

  偏心光纤(ECF)主要用作检测物质的光纤敏感器。与光时域反射计(OTDR)

  发光光纤(Luminescent Fiber)可以用于检测辐射线和紫外线,以及进

  Core Fiber)却是一个共同的包层区中存在多个纤芯的。由于纤芯的相互接近