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光纤的结构原理
光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。内层为光内芯,直径在几微米至几十微米,外层的直径0.1~0.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1%。根据光的折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时,光线透不过界面,全部反射。
光纤的分类
1. 根据光纤横截面上折射率的不同,可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤,阶跃型光纤的纤芯和包层间的折射率分别是一个常数,在纤芯和包层的交界面,折射率呈阶梯型突变。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小,在纤芯与包层交界处减小为包层的折射率。纤芯的折射率的变化近似于抛物线;
2. 按传输模式分:分为单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。光以一特定的入射角度射入光纤,在光纤和包层间发生全发射,从而可以在光纤中传播,即称为一个模式。当光纤直径较大时,可以允许光以多个入射角射入并传播,此时就称为多模光纤;当直径较小时,只允许一个方向的光通过,就称单模光纤。由于多模光纤会产生干扰、干涉等复杂问题,因此在带宽、容量上均不如单模光纤。实际通信中应用的光纤绝大多数是单模光纤。
3.按照制造光纤所用的材料分:可以分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤。其中,塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)制成的。它的特点是制造成本低廉,相对来说芯径较大,与光源的耦合效率高,耦合进光纤的光功率大,使用方便。但由于损耗较大,带宽较小,这种光纤只适用于短距离低速率通信,如短距离计算机局域网链路、船舶内通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纤。