光纤的分类及光纤材料的选择
仪器网 · 2012-07-14 23:41 · 14543 次点击
光纤是一种光波导.因而光波在其中传播也存在模式问毯。棋式是指传抽线横截面和纵截面的电磁场结构图形。即电磁波的分布情况。根据光纤能传输的棋式数目,光纤可分为:
(1)单棋光纤,它只能传输一种模式.如图2-66(a)所示。这种棋式可以按两种相互正交的偏振状态出现,其特点是芯线径较细,芯径和包层间的相对折射率之差较小,频带极宽。
(2)多棋光纤.它能传输多种模式,甚至几百到几千个模式,如图2-66(b)和图2-66(c)所示。其特点是芯线和包层间的折射率大,传输的能最也大;芯线径较粗,包层厚度约为芯线径的1/10
单棋光纤和多模光纤.由于它们能传输的模式数不同,其传输特性有很大区别。主要区别
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是在衰减和色散(或带宽)上多模光纤更复杂一些。用于温度传感器的光纤,绝大多数为多模光纤。
根据芯线径向折射率分布不同,光纤可分成:
(1)阶跃型光纤.它的折射率为阶跃变化,且固定不变。单模光纤多半是阶跃型光纤,多模光纤的折射率分布既有阶跃型的也有渐变型的。对于图2-66(b)所示的阶跃型多模光纤,由于不同模式在纤芯中传播的群速度不同,因而各个模式到达光纤输出端面的群延时不同,结果使传输的光脉冲展宽,这种现象称为模式色散。色散的存在使传输的信号脉冲发生崎变,从而限制了光纤的传输带宽。
(2)渐变型光纤,它的折射率从中心开始沿径向逐步降低,其结构如图2-66(c)所示。由于不同模式的群速度相同,故这种光纤可以显著地减小模式色散,且所含信息容址较大,处理简便。
当需要从光源处收集尽可能多的光能时,应使用粗芯阶跃型多模光纤,如短距离、低数据率通信系统;在长距离、高数据率通信系统中使用单模光纤或渐变型多模光纤。在光纤传感应用中,光强度调制型或传光型光纤传感器绝大多数采用多模光纤,‘而相位调制型和偏振态调制型光纤传感器多采用单模光纤。
光纤材料的选择
作为光纤材料的基本条件是:
(1)可加工成均匀而细长的丝;
(2)透光率高,即光损耗低;
(3)具有长期稳定性;
(4)资源丰富、价格便宜。
氧化物光纤以石英光纤为主,它具有可绕性好、抗拉强度高、原料资源丰富、化学性能稳定等特点,应用最为广泛。非氧化物光纤以氟化物为主,其特点是透过率高、频带宽、容量大、重量轻,但在原料纯度及制法上均有较大的困难。
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