[精品]浅谈光纤

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1、课程论文论文题目浅识光纤学院专业班级姓名指导教师2012年06月—•概述光纤(opticalfibeC,是光导纤维的简写。它种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。通常光纤与光缆两个名词会被混淆.多数光纤在使用

2、前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆.光纤外层的保护结构可防止周围环境对光纤的伤害，如水，火,电击等.光缆分为:光纤,缓冲层及披覆.光纤和同轴电缆相似,只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15iim-50iim,大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8pm-10pmo芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层

3、同心圆柱体，它质地脆,易断裂，因此需要外加一保护层。二分类光纤主要分以下两大类：1•传输点模数类传输点模数类分单模光纤(SingleModeFiber)和多模光纤(MultiModeFiber)o单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。2.折射率分布类折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。在纤芯

4、和保护层的交界面，折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小，在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线。三.连接方式纤有三种连接方式。首先，可以将它们接入连接头并插入光纤插座。连接头要损耗10%到20%的光，但是它使重新配置系统很容易。第二，可以用机械方法将其接合。方法是将两根小心切割好的光纤的一端放在一个套管中，然后钳起来。可以让光纤通过结合处来调整，以使信号达到最大°机械结合需要训练过的人员花大约5分钟的时间完成，光的损失大约为10

5、%。第三，两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接。融合方法形成的光纤和单根光纤差不多是相同的，但也有一点衰减。对于这三种连接方法，结合处都有反射，并且反射的能量会和信号交互作用。四.发送和接收种光源可被用作信号源：发光二极管LEDClight-emittingdiode)和半导体激光ILDCinjectionlaserdiode)o收端由光电二极管构成，在遇到光时，它给出一个点脉冲。光电二极管的响应时间一般为Ins,这就是把数据传输速率限制在lGb/s内的原因。热噪声也是个问题，因此光脉冲必须具

6、有足够的能量以便被检测到。如果脉冲能量足够强，则岀错率可以降到非常低的水平。三.接口目前使用的接口有两种。无源接口由两个街头熔于主光纤形成。接头的一端有一个发光二极管或激光二极管（用于发送）。另一端有一个光电二极管（用于接收）。接头本身是完全无源的，因而是非常可靠的。另一种接口被称作有源中继器（activerepeater）。输入光在中继器中被转变成电信号，如果信号已经减弱，则重新放大到最强度，然后转变成光再发送出去。连接计算机的是一根进入信号再生器的普通铜线。现在已有了纯粹的光中继器，这种设备

7、不需要光电转换，因而可以以非常高的带宽运行。四.光纤传输的基本原理分析光波在光纤中的传输可应用两种理论：射线理论和波动理论。前者是一个近似的分析方法，但简单直观，对定性理解光的传播现象很有效，而且对光纤半径远大于光波长的多模光纤能提供很好的近似，但在应用上有它的局限性。后者是严密的解析方法，为了全面分析光纤中光的传播、信号失真、功率损耗，特别是分析单模光纤和得出全面的定量结果，就必须采用波动理论方法，即求解麦克斯韦方程并满足光波导的边界条件。光纤传播原理的理论分析是复杂的，这里只是粗糙地进行概念

8、性描述，并引出与光纤传输特性有关的参量。1.光学中的反射、折射原理光波是波长极短的电磁波，因此可采用光波长X->0时的几何光学进行分析。于是一条很细很细的光束，它的轴线就是光射线，简称射线，它代表光能量传输的方向。光在同一媒质中传播时是直线前进，在不同媒质传播时，在媒质交界面处要发生反射和折射。如图3-12,媒质I和II的折射率分别是nl和当光射线从媒质I入射到界面上时，则一部分能量被反射，另一部分能量进入媒质II发生折射，由于光波本质上是电磁波，这时可利用平面电磁波的电磁场方程式和无穷大平面交