光纤通信技术课程设计--光纤简介

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1、 光纤通信光纤通信课程设计课程设计 学 院 物理电子工程学院 专 业 电子科学与技术 年 级 姓 名 论文题目 光纤简介 指导教师 职称 讲师 2012 年 01 月 09 日 学号： 20085044018 1 光纤光纤简介简介 引言引言 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。前香港中文大学校长高锟和 George A. Hockham 首先提出光纤 可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖。 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（light emit

2、ting diode,LED）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。 通常光纤与光缆两个名词会被混淆.多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆, 包覆后的缆线即被称为光缆.光纤外层的保护结构可防止周围环境对光纤的伤害,如 水,火,电击等.光缆分为:光纤,缓冲层及披覆.光纤和同轴电缆相似， 只是没有网状屏 蔽层。中心是光传播的玻璃芯。 在多模光纤中，芯的直径是 15m50m， 大致与人的头发的粗细相当。而单 模光纤芯的直径为 8m10m。芯外面包围着一层折射率比

3、芯低的玻璃封套， 以使 光线保持在芯内。 再外面的是一层薄的塑料外套， 用来保护封套。 光纤通常被扎成束， 外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体， 它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。 高分子光导纤维开发之初， 仅用于汽车照明灯的控制和装饰。 现在主要用于医学、 装饰、汽车、船舶等方面，以显示元件为主。在通信和图像传输方面，高分子光导纤 维的应用日益增多，工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调节、光学传 感器等。 1. 1. 光导纤维的发明光导纤维的发明 1870 年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理， 他做了一个简单的

4、实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结 果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光 线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。 人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯 曲的玻璃棒前进。 这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？这些现象引起了丁达尔的 2 注意，经过他的研究，发现这是全反射的作用，即光从水中射向空气，当入射角大于 某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯 曲前进。实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生了多次 全反射，光线经过多次全反射向前传播。

5、后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝玻璃纤维，当光 线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维 能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。 1.1 1.1 光纤结构光纤结构 光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为 50 或 62.5m） ，中 间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为 125m） ，最外是加强用的树脂涂层。 1.2 1.2 数值孔径数值孔径 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输， 只是在某个角度范围内的入射光 才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有 利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同

6、（AT&T CORNING） 。 2 2. . 光纤的种类光纤的种类 光纤的种类很多，根据用途不同，所需要的功能和性能也有所差异。但对于有线 电视和通信用的光纤，其设计和制造的原则基本相同，诸如：损耗小；有一定带 宽且色散小；接线容易；易于成统；可靠性高；制造比较简单；价廉等。 光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归 纳的，兹将各种分类举例如下。 （1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85pm、1.3pm、 1.55pm） 。 （2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其 它（如三角型、W 型、凹陷型等） 。 （3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤） 、多模光纤。 （4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料 包层、液体纤芯等）