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[Y20C3]单模光纤/多模光纤/阶跃光纤/渐变光纤

 通信百科 2023-10-23 发布于陕西

单模光模块能否用在多模光纤上?

单模光纤和多模光纤

关于实用光纤的基本类型,我们常说到单模光纤和多模光纤,它们都体现在光在纤芯和包层不同折射率上的全反射。顾名思义,多模光纤可以传输多个模式的光(高次模,低次模和基模),单模光纤只能传输一个模式的光(基模)。

由于单模光纤只有一个模式(基模),高次模被阻断,也就不存在模间时延。而多模光纤有多个模式,每个模式传输的路径不一样,同时高次模比低次模传输的路径要长,所以不同次模到达终点的时间就不一样,那么这样又导致多个模式的光在输出脉冲相对于输入时,发生了脉冲展宽(模间色散,有什么办法可以解决这个问题吗?)。我们可以用下面的图形象的比喻多模光纤不同模式的传输情况。

当然,一根光纤是不是单模传输主要与2个因素有关:(1)光纤自身的结构;(2)光纤中传输的光波长。

当光纤的几何尺寸(纤芯直径)远大于光波波长,不同的数量级。光纤在传输过程中就会有存在多个传输模式,如我们常用的1550nm/1310nm波长,多模的纤芯直径为50μm至100μm

当光纤的几何尺寸(纤芯直径)与光波波长相当,同一个数量级。此时,光纤中只能传输基模,高次模被戴止。如我们常用的1550nm/1310nm波长,单模的芯径一般为9或10μm左右。

阶跃光纤和渐变光纤

按照光纤截面上折射率的分布情况,光纤又可以分为阶跃光纤(Step-Index Fiber,SIF)和渐变光纤(Graded-Index Fiber,GIF)。阶跃光纤的折射率在纤芯为n1,在包层上时突然变为n2。而渐变型光纤不同于阶跃光纤在于它的折射率在其纤芯上不是常数。

从上面的图可以看出,渐变光纤的纤芯折射率越到纤芯中心越大,沿着径向往外呈抛物线逐渐减小。这样做的目的是什么?

在多模光纤中我们存在多种模式的传输,虽然不同模式在光纤中以不同路径传输,有的路径长有的路径短,但是不同折射率下,光的传输速率是不一样的,即靠近轴线的速率慢,远离轴线的传输速度快。这样就能找到一个连续变化的折射率,满足不同光的传输模式,几乎可以同时到达终点,从而解决模间色散的问题。


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