光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫,是一種由玻璃或塑料制成的纖維,可作為光傳導(dǎo)工具。
微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中,使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常,光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)或一束激光將光脈沖傳送至光纖,光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。
在日常生活中,由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多,光纖被用作長距離的信息傳遞。
通常光纖與光纜兩個(gè)名詞會(huì)被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆,包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護(hù)層和絕緣層可防止周圍環(huán)境對光纖的傷害,如水、火、電擊等。
光纜分為:纜皮、芳綸絲、緩沖層和光纖。光纖和同軸電纜相似,只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。
在多模光纖中,芯的直徑是50μm和62.5μm兩種, 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm,常用的是9/125μm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套, 俗稱包層,包層使得光線保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套,即涂覆層,用來保護(hù)包層。光纖通常被扎成束,外面有外殼保護(hù)。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體,它質(zhì)地脆,易斷裂,因此需要外加一保護(hù)層。
說明:9/125μm指光纖的纖核為9μm,包層為125μm,9/125μm是單模光纖的一個(gè)重要的特征,50/125μm指光纖的纖核為50μm,包層為125μm,50/125μm是多模光纖的一個(gè)重要的特征。
單模光纖
單模光纖這是指在工作波長中,只能傳輸一個(gè)傳播模式的光纖,通常簡稱為單模光纖(SMF:Single ModeFiber)。在有線電視和光通信中,是應(yīng)用最廣泛的光纖。由于,光纖的纖芯很細(xì)(約10μm)而且折射率呈階躍狀分布,當(dāng)歸一化頻率V參數(shù)<2.4時(shí),理論上,只能形成單模傳輸。另外,SMF沒有多模色散,不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬,再加上SMF的材料色散和結(jié)構(gòu)色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使傳輸頻帶更加拓寬。SMF中,因摻雜物不同與制造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖(DePr-essed Clad Fiber),其包層形成兩重結(jié)構(gòu),鄰近纖芯的包層,較外倒包層的折射率還低。
多模光纖
多模光纖將光纖按工作波長以其傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖稱作多模光纖(MMF:MUlti ModeFiber)。纖芯直徑為50μm,由于傳輸模式可達(dá)幾百個(gè),與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。在歷史上曾用于有線電視和通信系統(tǒng)的短距離傳輸。自從出現(xiàn)SMF光纖后,似乎形成歷史產(chǎn)品。但實(shí)際上,由于MMF較SMF的芯徑大且與LED等光源結(jié)合容易,在眾多LAN中更有優(yōu)勢。所以,在短距離通信領(lǐng)域中MMF仍在重新受到重視。MMF按折射率分布進(jìn)行分類時(shí),有:漸變(GI)型和階躍(SI)型兩種。GI型的折射率以纖芯中心為最高,沿向包層徐徐降低。由于SI型光波在光纖中的反射前進(jìn)過程中,產(chǎn)生各個(gè)光路徑的時(shí)差,致使射出光波失真,色激較大。其結(jié)果是傳輸帶寬變窄,SI型MMF應(yīng)用較少。