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单模光纤只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯。 采用单模光纤的光纤通信称为单模光纤系统。单模光纤系统有许多独特的优点,如衰减比多模光纤低得多,带宽宽得多,可以在更长的距离传输更多的信息等。
单模光纤系统的光路从光源驱动电路控制的光源、光纤、光活动连接器、光电检测器、到光接收机。
单模光纤的损耗主要有三种:
固有损耗。是吸收损耗和瑞利散射损耗之和。原因:熔融掺杂石英的紫外吸收和红外吸收在1.3um处总数值为0.03dB/km,很小可不计。还有由杂质和OH-引起。
微弯损耗。由于光纤弯曲半径小,因此LP01导模到辐射模之间的功率耦合造成了微弯损耗。微弯损耗与模板尺寸的关系有关。
接头损耗:纤芯之间的轴向错位引起的。
单模光纤通信系统对光源的要求很严格:第一,希望光源只有一种模式,而且要模式稳定性好;第二,要求光谱谱线密度窄;第三,光源发出的光功率大且稳定;第四,根据特殊场合需要,希望光源能够同时发出几个波长的光,便于波分复用技术的使用。
单模光纤系统的激光器主要采用 动态单模激光器:1)、解理耦合腔形(C3激光器),其内部有长度分别为120um和135um,并且相互作用的耦合光波腔,这种激光器设计成只在两个腔都发生共振的单一波长上产生振荡。阀值电流比较小、模式稳定性好。 2)、分布式布拉格反射型(DBR)激光器和分布反馈型(DFB)激光器。这两种激光器内部设有衍射删,并且只有在当反射光栅中的布拉格条件得到满足的一种波长上产生频谱纯的振荡,激光器的模间间隔由衍射周期决定,同时通过控制衍射的周期控制振荡波长,使用方便,易集成。
两种光纤:支持的多种传播路径或横向模式的光纤被称为多模光纤(MMF),而支持单一模式的被称为单模光纤(SMF)。具体区别:
在多模光纤中,芯的直径是50μm和62.5μm两种, 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm,常用的是9/125μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套, 俗称包层...
单模光纤只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。
单模光纤通信系统所采用的光纤连接器特别难制作。首先,单模光纤只有8um-10um,对准公差要求在1um之内,对准难。其次,菲涅尔反射损耗:光纤端面之间低折射率的空气空隙,产生菲涅尔反射,其典型值一般为0.3dB。所以需要一种匹配的凝胶或匹配液。
为了扩展传输距离,除了增大光发送器的光源功率外,主要还要提高检测器的灵敏度。单模光纤通信系统大都采用异质结雪崩光电二极管,它是在InP衬底上涂覆一 层InGaAs,使InGaAs接收区和InP倍增区分开,保证了快速的光电响应。这是目前的单模光纤通信系统采用直接检波方式下使用的检测器。如果使用更加先进的外差式检波,大大提高了检测器的灵敏度,可以对好几个波分复用的光信号以很窄的频率间隔进行传输。
由于单模光纤只传输一种模式,可以不受模式色散的影响。但一般激光器并非是单色的,对于不同的波长的传输速度不同,同时还存在材料色散和波导色散。
设备系统增益是指发送功率与接收功率之间相差值,即光缆在某中继段内允许的损耗值。定义为: 设备系统增益 G=PT-PR (PT入纤光功率,以dBm为单位,PR接收机灵敏度)。
光纤损耗(L)包括光纤活动连接器损耗(L1)、熔接点损耗(L2)、系统余量(L余),即
L=G-2L1-4L2-L余
如果在算上波分复用器和解复用器,总损耗为:
L总=L总纤+L复用+L解复+nL1+mL2+L余
其中:n为活动连接器数目
m为系统熔接点数目
单模光纤系统首次用于光缆电视
美国印第安纳波利斯地区的两个电缆电视公司联合购买并安装了据称是第一条单模光纤光缆系统.随着系统安装成功,该公司和该地美国电缆电视公司现巳可分办广告业务,带来经济利益.光发射器与接收器和频率调制/解调器是从电讯公司买来的,而光缆由另一家公司供应.
多模光纤与单模光纤
深圳凯祺瑞科技有限公司 -http://www.kqafzn.com 多 模 光 纤 与 单 模 光 纤 深圳凯祺瑞科技有限公司 -http://www.kqafzn.com 1 什么是单模与多模光纤?他们的区别是什么? 单模与多模的概念是按传播模式将光纤分类──多模光纤与单模光纤传播模式概念。 我 们知道, 光是一种频率极高 (3×1014Hz)的电磁波, 当它在光纤中传播时, 根据波动光学、 电磁场以及麦克斯韦式方程组求解等理论发现: 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时, 光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式 进行传播,如 TMmn 模、 TEmn 模、 HEmn 模等等(其中 m、n=0、1、2、3、⋯⋯)。 其中 HE11 模被称为基模,其余的皆称为高次模。 1)多模光纤 当光纤的几何尺寸(主要是纤芯直径 d1)远远大于光波波长时(约 1μm),光纤中会存 在着几十种乃至几
"单模光纤" 在学术文献中的解释:一般v小于2.405时,光纤中
单模光纤
就只有一个波峰通过,故称为单模光纤,它的芯子很细,约为8一10微米,模式色散很小.影响光纤传输带宽度的主要因素是各种色散,而以模式色散最为重要,单模光纤的色散小,故能把光以很宽的频带传输很长距离。
单模光纤具备10 micron的芯直径,可容许单模光束传输,可减除频宽及振模色散(Modal dispersion)的限制,但由于单模光纤芯径太小,较难控制光束传输,故需要极为昂贵的激光作为光源体,而单模光缆的主要限制在于材料色散(Material dispersion),单模光缆主要利用激光才能获得高频宽,而由于LED会发放大量不同频宽的光源,所以材料色散要求非常重要。
单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离,在100Mbps的以太网以至1G千兆网,单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。
从成本角度考虑,由于光端机非常昂贵,故采用单模光纤的成本会比多模光纤电缆的成本高。
单模光纤(SingleModeFiber, SMF)
折射率分布和突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10 μm,光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式(两个偏振态简并),所以称为单模光纤,其信号畸变很小。
1980年,国际上,包括中国学者都在讨论单模光纤与多模光纤到底哪种更好时,上海科技大学黄宏嘉院士认识到长波长单模光纤具有损耗低、色散小等优点,是远距离大容量通信系统
单模光纤
的理想介质。以黄宏嘉院士为首的研究小组于1979年提出开展单模光纤研究的建议。该建议得到了上海市科委的支持,并将"单模光纤研究"列为上海市重点科研项目。 至1982年5月进行了研究工作的第二阶段。以上海科大与上海石英玻璃厂协作,得到了电子23所的支持和合作。于1982年5月由上海市科委主持了由中国9个单位24名专家参加的鉴定工作。鉴定委员会认为,"此次单模光纤科研工作是基础性和开拓性的,不仅填补了中国在这个重要研究领域的空白,而且是以较快的速度赶上国际水平。"
常规单模光纤是指中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光纤。常规单模光纤于1983年开始商用。其模间色散很小,适用于远程通讯,但还存在着材料色散和波导色散,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。因为这种光纤只能传输一个模式(两个偏振态简并),所以称为单模光纤,其信号畸变小。
常规单模光纤的性能特点是:
①在1310nm波长的色散为零;
②在波长为1550nm附近衰减系数最小约为0.22dB/km,但在1550nm附近其具有最大色散系数,为18ps/(nm·km);
③这种光纤的工作波长可选在1310nm波长区域,又可选在1550nm波长区域,它的最佳工作波长在1310nm区域。这种光纤常称为“常规”或“标准”单模光纤。它是当前最为广泛使用的光纤。迄今为止,其在全世界各地累计敷设数量已高达8000万千米。