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文檔簡介
1、按傳輸模式分按光在光纖中的傳輸模式可分為:單模光纖和多模光纖。多模光纖的纖芯直徑為5062.5m,包層外直徑125pm,單模光纖的纖芯直徑 為8.3pm,包層外直徑125pm。光纖的工作波長有短波長0.85pm、長波長1.31pm 和1.55pm。光纖損耗一般是隨波長加長而減小,0.85pm的損耗為2.5dB/km,1.31pm 的損耗為 0.35dB/km, 1.55pm 的損耗為 0.20dB/km,這是光 纖的最低損耗,波長1.65pm以上的損耗趨向加大。由于OH的吸收作用, 0.901.30pm和1.341.52pm范圍內都有損耗高峰,這兩個范圍未能充分利用。 80年代起,傾向于多用單
2、模光纖,而且先用長波長1.31pm。多模光纖多模光纖(Multi Mode Fiber):中心玻璃芯較粗(50或62.5pm),可傳多種模式的 光。但其模間色散較大,這就限制了傳輸數字信號的頻率,而且隨距離的增加會 更加嚴重。例如:600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此, 多模光纖傳輸的距離就比較近,一般只有幾公里。單模光纖單模光纖(Single Mode Fiber):中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10pm),只能 傳一種模式的光。因此,其模間色散很小,適用于遠程通訊,但還存在著材料色 散和波導色散,這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求,即譜寬要窄, 穩定性要
3、好。后來又發現在1.31pm波長處,單模光纖的材料色散和波導色散一 為正、一為負,大小也正好相等。這就是說在1.31pm波長處,單模光纖的總色 散為零。從光纖的損耗特性來看,1.31pm處正好是光纖的一個低損耗窗口。這 樣,1.31pm波長區就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口,也是現在實用光 纖通信系統的主要工作波段。1.31pm常規單模光纖的主要參數是由國際電信聯 盟ITU-T在G652建議中確定的,因此這種光纖又稱G652光纖。單模光纖和多模光纖具體區別根據傳輸點模數的不同,光纖可分為單模光纖和多模光纖。所謂模是指以一定角速度 進入光纖的一束光。單模光纖采用固體激光器做光源,多模光纖則采
4、用發光二極管做光源 多模光纖允許多束光在光纖中同時傳播,從而形成模分散(因為每一個“模”光進入光纖的 角度不同它們到達另一端點的時間也不同,這種特征稱為模分散。),模分散技術限制了多 模光纖的帶寬和距離,因此,多模光纖的芯線粗,傳輸速度低、距離短,整體的傳輸性能差, 但其成本比較低,一般用于建筑物內或地理位置相鄰的環境下。單模光纖只能允許一束光傳 播,所以單模光纖沒有模分散特性,因而,單模光纖的纖芯相應較細,傳輸頻帶寬、容量大,傳輸距離長,但因其需要激光源,成本較高。多模光纖 多模光纖中光信號通過多個通路傳播;通常建議在距離不到英里時應用。 多模光纖從發射機到接收機的有效距離大約是 5 英里。
5、可用跟離還受發射/接收裝置的 類型和質量影響; 光源越強、接收機越靈敏,距離越遠。研究表明,多模光纖的帶寬大約為 4000Mb/s。制造的單模光纖是為了消除脈沖展寬。由于纖芯尺寸很小(7-9 微米),因此消除了光線 的跳躍。在 1310 和 1550nm 波長使用聚焦激光源。這些激光直接照射進微小的纖芯、并傳 播到接收機,沒有明顯的跳躍。如果可以把 多模比作獵愴,能夠同時把許多彈丸裝人槍筒, 那么單模就是步槍,單一光線就像一顆子彈。單模光纖 單模光纖的纖芯較細,使光線能夠直接發射到中心。建議距離較長時采用。 另外,單模信號的距離損失比多模的小。在頭3000 英尺的距離下,多模光纖可能損失 其
6、LED 光信號強度的 50%,而單模在同樣距離下只損失其激光信號的 6.25%。單模的帶寬潛力使其成為高速和長距離數據傳輸的唯一選擇。最近的測試表明,在一根 單模光纜上可將 40G 以太網的 64 信道傳輸長達 2,840 英里的距離。在安全應用中,選擇多模還是單模的最常見決定因素是距離。如果只有兒英里,首選多 模,因為 LED 發射/接收機比單模需要的激光便宜得多。如果距離大于5 英里,單模光纖最 佳。另外一個要考慮的問題是帶寬;如果將來的應用可能包括傳輸大帶寬數據信號,那么單 模將是最佳選擇。按傳輸模式分 按光在光纖中的傳輸模式可分為:單模光纖和多模光纖。多模光纖的纖芯直徑為5062.5p
7、 m,包層外直徑125p m,單模光纖的纖芯直徑為8.3p m, 包層外直徑125p m。光纖的工作波長有短波長0.85p m、長波長1.31p m和1.55p m。光 纖損耗一般是隨波長加長而減小,0.85p m的損耗為2.5dB/km,1.31p m的損耗為0.35dB/km, 1.55p m的損耗為0.20dB/km,這是光纖的最低損耗,波長1.65p m以上的損耗趨向加大。 由于OH_的吸收作用,0.901.30p m和1.341.52p m范圍內都有損耗高峰,這兩個范圍未 能充分利用。80年代起,傾向于多用單模光纖,而且先用長波長1.31p m。多模光纖多模光纖(Multi Mode
8、 Fiber):中心玻璃芯較粗(50或62.5p m),可傳多種模式的光。但其模 間色散較大,這就限制了傳輸數字信號的頻率,而且隨距離的增加會更加嚴重。例如: 600MB/KM 的光纖在 2KM 時則只有 300MB 的帶寬了。因此,多模光纖傳輸的距離就比較近, 一般只有幾公里。單模光纖單模光纖(Single Mode Fiber):中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10p m),只能傳一種模式的 光。因此,其模間色散很小,適用于遠程通訊,但還存在著材料色散和波導色散,這樣單模 光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求,即譜寬要窄,穩定性要好。后來又發現在 1.31 M m波長處,單模光纖的材料色散和
9、波導色散一為正、一為負,大小也正好相等。這就是說 在1.31m m波長處,單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看,1.31m m處正好是光 纖的一個低損耗窗口。這樣,1.31m m波長區就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口,也 是現在實用光纖通信系統的主要工作波段。1.31m m常規單模光纖的主要參數是由國際電信 聯盟ITU-T在G652建議中確定的,因此這種光纖又稱G652光纖。單模光纖僅能傳輸一個模式,而多模光纖能傳輸多個模式,因多模光纖存在嚴重的模式色散, 所以傳輸距離不是很長。單模光纖可以傳輸 4000 多米。而多模光纖僅可以傳輸 1000-2000 多米。現在科技有很大提高,各種
10、特種光纖也開始使用了。單模光纖支持單纖收發,它的實現是一端使用1500 的波長發, 1300 的波長收,而另一端相 反,一端使用1500的波長收,1300的波長發。有人把這個稱為雙工。其實這么說不太準確, 應該叫做復用。多模光纖只支持雙纖收發,由于多模采用折射方式發送,不能在光纖上實現兩個波長在不同 方向發送。只能使用一種波長,也就不能被復用。單模光纖芯徑小(10m m左右),僅允許一個模式傳輸,色散小,工作在長波長(1310nm 和1550nm),與光器件的耦合相對困難2.多模光纖芯徑大(62.5m m或50m m),允許上百個模式傳輸,色散大,工作在850nm或 1310nm。與光器件的耦
11、合相對容易而對于光端模塊來講,嚴格的說并沒有單模、多模之分。所謂單模、多模模塊,指的是光端 模塊采用的光器件與何種光纖配合能獲得最佳傳輸特。在對光纖進行分類時,嚴格地來講應該從構成光纖的材料成分、光纖的制造方法、光纖 的傳輸點模數、光纖橫截面上的折射率分布和工作波長等方面來分類。現在計算機網絡中最 常采用的分類方法是根據傳輸點模數的不同進行分類。根據傳輸點模數的不同,光纖可分為 單模光纖和多模光纖。所謂模是指以一定角速度進入光纖的一束光。單模光纖采用固體激 光器做光源,多模光纖則采用發光二極管做光源。多模光纖允許多束光在光纖中同時傳播, 從而形成模分散(因為每一個“模”光進入光纖的角度不同它們
12、到達另一端點的時間也不同, 這種特征稱為模分散。),模分散技術限制了多模光纖的帶寬和距離,因此,多模光纖的芯 線粗,傳輸速度低、距離短,整體的傳輸性能差,但其成本比較低,一般用于建筑物內或地 理位置相鄰的環境下。單模光纖只能允許一束光傳播,所以單模光纖沒有模分散特性,因而, 單模光纖的纖芯相應較細,傳輸頻帶寬、容量大,傳輸距離長,但因其需要激光源,成本較 高,通常在建筑物之間或地域分散時使用。同時,單模光纖是當前計算機網絡中研究和應用 的重點,也是光纖通信與光波技術發展的必然趨勢。多模光纖又根據其包層的折射率進一步 分為突變型折射率和漸變型折射率。以突變型折射率光纖作為傳輸媒介時,發光管以小于
13、臨 界角發射的所有光都在光纜包層接口進行反射,并通過多次內部反射沿纖心傳播。這種類型 的光纜主要適用于適度比特率的場合,多模突變型折射率光纖的散射通過使用具有可變折射 率的纖心材料來減小,折射率隨離開纖心的距離增加導致光沿纖心的傳播好象是正弦波。將 纖心直徑減小到一種波長(310um),可進一步改進光纖的性能,在這種情況下,所有發射 的光都沿直線傳播,這種光纖稱為單模光纖,這種單模光纖通常使用ILD(注入式激光二 極管)作為發光組件,可操作的速率為數百Mbps。從上述三種光纖接受的信號看,單模光纖 接收的信號與輸入的信號最接近,多模漸變型次之,多模突變型接收的信號散射最嚴重,因 而它所獲得的速
14、率最低。實踐經歷:多模與單模可以從表皮廠家標寫的識別;還可以把它插到設備里,看里面, 如果有光則表示多模,沒光表示單模(原理是單模是用激光作為光源,而多模是以發光二激 管作為光源)單模光纖和多模光纖可以從纖芯的尺寸大小來簡單地判別。單模光纖的纖芯很小,約4 10um,只傳輸主模態。這樣可完全避免了模態色散,使得傳輸頻帶很寬,傳輸容量很大。這 種光纖適用于大容量、長距離的光纖通信。它是未來光纖通信與光波技術發展的必然趨勢。多模光纖又分為多模突變型光纖和多模漸變型光纖。前者纖芯直徑較大,傳輸模態較多, 因而帶寬較窄,傳輸容量較小;后者纖芯中折射率隨著半徑的增加而減少,可獲得比較小的 模態色散,因而
15、頻帶較寬,傳輸容量較大,目前一般都應用后者。由于多模光纖中不同模式光的傳波速度不同,因此多模光纖的傳輸距離很短。而單 模光纖就能用在無中繼的光通訊上。在光纖通信理論中,光纖有單模、多模之分,區別在于:單模光纖芯徑小( 10m m 左右),僅允許一個模式傳輸,色散小,工作在長波長 (1310nm和1550nm),與光器件的耦合相對困難。多模光纖芯徑大(62.5m m或50m m),允許上百個模式傳輸,色散大,工作在850nm或1310n m。與光器件的耦合相對容易。而對于光端模塊來講,嚴格的說并沒有單模、多模之分。所謂單模、多模模塊,指 的是光端模塊采用的光器件與何種光纖配合能獲得最佳傳輸特性。
16、一般有以下區別:單模模塊一般采用LD或光譜線較窄的LED作為光源,耦合部件尺寸與單模光纖配合 好,使用單模光纖傳輸時能傳輸較遠距離。多模模塊一般采用價格較低的 LED 作為光源,耦合部件尺寸與多模光纖配合好。多模光纖電纜容許不同光束于一條電纜上傳輸,由于多模光纜的芯徑較大,故可使用較 為廉宜的偶合器及接線器,多模光纜的光纖直徑為50至100米。基本上有兩種多模光纜,一種是梯度型(graded)另一種是引導型(stepped),對于梯度型 (graded)光纜來說,芯的折光系數(refraction index)于芯的外圍最小而逐漸向中心點不斷 增加,從而減少訊號的振模色散,而對引導型(Step
17、ped Inder)光纜來說,折光系數基本 上是平均不變,而只有在色層(cladding)表面上才會突然降低引導型(stepped)光纜一般 較梯度型(graded)光纜的頻寬為低。在網絡應用上,最受歡迎的多模光纜為62.5/125米, 62.5/125米意指光纜芯徑為62.5米而色層(cladding)直徑為125 米,其他較為普通的為50/125 及 100/140。相對于雙絞線,多模光纖能夠支持較長的傳輸距離,在10mbps及100mbps的以太網中,多 模光纖最長可支持2000米的傳輸距離,而于1GpS千兆網中,多模光纖最高可支持550米 的傳輸距離。業界一般認為當傳輸距離超過295尺
18、,電磁干擾非常嚴重,或頻寬需要超過350MHz,那便 應考慮采用多模光纖代替雙絞線作為傳輸載體。單模光纖具備10 micron的芯直徑,可容許單模光束傳輸,可減除頻寬及振模色散(Modal dispersion)的限制,但由于單模光纖芯徑太小,較難控制光束傳輸,故需要極為昂貴的激光 作為光源體,而單模光纜的主要限制在于材料色散(Material dispersion),單模光纜主要利用 激光才能獲得高頻寬,而由于LED會發放大量不同頻寬的光源,所以材料色散要求非常重要。單模光纖相比于多模光纖可支持更長傳輸距離,在 100MBPS 的以太網以至這行的 1G 千兆網,單模光纖都可支持超過5000m的傳輸距離。從成本角度考慮,由于光端機非常昂貴,故采用單模光纖的成本會比多模光纖電纜的成 本高。單模光纖和多
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