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1、光纤是光导纤维的简写，是一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。光纤结构1、光纤（OpticalFiber）的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外由纤芯、包层和涂敷层三部分组成。涂敷层包层纤芯2b2a,纤芯作用传导光波成分高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如P2O5）掺杂目的是提高纤芯对光的折射率包层作用为光的传
2、输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。将光波限制在纤芯中传播成分高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如B2O3）掺杂目的是使折射率略低于纤芯折射率设纤芯和包层的折射率分别为nT和n2,光能量在光纤中传输的必要条件是nTn2o涂覆层作用保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。同时增加光纤柔韧性一次涂覆层：丙烯酸酯，有机硅或硅橡胶材料缓冲层：一般为性能良好的填充油膏二次涂覆层：聚丙烯或尼龙等高聚物光纤分类（1）按照制造光纤所用的材料分类有：石英系光纤；多组分玻璃光纤；塑料包层石英芯光纤；全塑料光纤。2）按折射率分布情况分类：光纤主要有三种基本类型：（多模阶跃折射率光纤）一一纤芯折射率为ni保持不变，到
3、包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=5080pm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。渐变型多模光纤（多模渐变射率光纤）一一在纤芯中心折射率最大为入，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a为50pm，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。单模光纤一一折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有810pm,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（只传输主模），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。突变型多模光纤：111n2ii2折射率分布包层涂數肚多模阶跃折射率光纤渐变型多模光纤：折射率分布包层涂敷层纤
4、芯t）1多模渐变折射率光纤单模光纤：折射率分血包层徐敷庶纤芯Jnl门1i2爲L/L中模阶跃折射率光纤3）主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统单模光纤用在大容量长距离的系统。光纤传输原理几何光学法：当光波波长远小于光纤芯径时，光可以用一条表示光波传播方向的几何线即光射线表示麦克斯韦波动方程法：根据电磁场理论对光波导的基本问题求解几何光学法（以突变型多模光纤的交轴光线（子午光线）为例）：设纤芯和包层折射率分别为厲和2,空气的折射率勺=1，纤芯中心轴线与Z轴一致。2由此可见，只有在半锥角为eiso的圆锥内入射的光束才能在光纤中传播。max与内光线
5、入射角的临界角e相对应，光纤入射光的入射角e.有一个最大值ee称为光纤端面入射临界角（简称入射临界角）光纤6max。max当e化叫1十kffr（6=90=90-&tX光在光纤中的模式传输传输模式：横电模TE：如果纵轴方向只有磁场分量H,没有电场分量迟=0）,zz而横截面上有电场分量的电磁波称为横电模，用TE0m表示。0m横磁模TM：如果纵轴方向只有电场分量E，没有磁场分量（H=0），zZ而横截面上有电场分量的电磁波称为横电模，用TM表示。0m混合模HE和EH：如果纵轴方向既有电场分量EZ又有磁场分量HZ，这种电磁波就是横电模与横磁模的混合，称为混合模。混合模用HE和EH表示。vmvm混合模HE
6、vm和EHvm:当纵轴方向磁场分量占优势，电场分量较弱时，混合模用HEvm表示。反之，当纵轴方向电场分量vm占优势，磁场分量较弱时，混合模用EHvm表示。vm传条输件Vc-光纤的归一化频率Vc-光纤的归一化截止频率c光纤的归一化频率V2兀a；2兀aV=n2一n2=nv2A九12九1光纤传输特性产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散。光波在光纤中传输，随着距离的增加光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗。损耗和色散是光纤最重要的传输特性光纤的色散在光纤中，光信号是由很多不同的成分组成的，由于信号的各频率成分或各模式成分的传播速度不同，经过光纤传输一段距离后，不同成分之间出现时延差，引起传输信号波形
7、失真，脉冲展宽，这种现象称为光纤色散光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变和展宽，从而产生码间干扰。为了保证通信质量，必须增大码间间隔，即降低信号的传输速率，这就限制了光纤系统的通信容量和传输距离光纤色散模式色散：取决于光纤的折射率分布，并和光纤材料折射率的波长特性有关“材料色散：取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽I度材料色散n=n)波导色散：取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差波导色散卩=卩(九)极化色散：由于HE11和HE11X模的传播常数6和勺小不同,因此引起这两个模式传输的不同步，从而形成色散模式色散材料色散波导色散极化色散光纤损耗光波在光纤中传输，随着距离的增加光功率逐渐下降，这种现象称为光纤的损耗由于损耗的存在，在光纤中传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要减小。光纤的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离，是光纤最重要的传输特性之一。光纤的损耗机理主要有三种：即吸收损耗、散射损耗和辐射损耗光纤中的杂质主要有过渡金属和氢氧根(0H-)离子。由氢氧根离子(0H-)产生的吸收峰出现在0.95ym、1.24ym和1.39ym波长，其中以1.39ym的吸收峰影响最为严重。目前氢氧根离子(0H-)的含量已经降低到10-9以下，1.39ym吸收峰损耗也减小到0.5dB/km以下。
