光纖與波長的關(guān)系

光纖與波長的關(guān)系光是一種電磁波，它在光纖中的傳播屬于介質(zhì)圓波導(dǎo)，當(dāng)光線在介質(zhì)的界面發(fā)生全反射是，電磁波被限制在介質(zhì)中，這種波型成為導(dǎo)波或?qū)！?duì)給定的導(dǎo)波和工作波長，存在多種滿足全反射條件的入射情況，稱為導(dǎo)波的不同模式。將光纖按照傳輸模式分類，有多模光纖和單模光纖之分。多模光纖可以傳輸若干個(gè)模式，而單模光纖對(duì)給定的工作波長只能傳輸一個(gè)模式。多模光纖多用于傳輸速率相對(duì)較低，傳輸距離相對(duì)較短的網(wǎng)絡(luò)中，如局域網(wǎng)等，這類網(wǎng)絡(luò)中通常具有節(jié)點(diǎn)多，接頭多，彎路多，而且連接器、耦合器的用量大，單位光纖長度使用光源個(gè)數(shù)多等特點(diǎn)，使用多模光纖可以有效的降低網(wǎng)絡(luò)成本。單模光纖多用于傳輸距離長，傳輸速率相對(duì)較高的線路中，如長途干線傳輸，城域網(wǎng)建設(shè)等。單模一種光纖類型，光以單一路徑通過這種光纖。以激光器為光源。多模一種光纖類型，光以多重路徑通過這種光纖。以發(fā)光二極管或激光器為光源。按傳輸模式分按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)文９饫w和多模光纖。多模光纖的纖芯直徑為50~62.5pm，包層外直徑125pm，單模光纖的纖芯直徑為8.3pm，包層外直徑125pm。光纖的工作波長有短波長0.85pm、長波長1.3川m和1.55pm。光纖損耗一般是隨波長加長而減小，0.85pm的損耗為2.5dB/km,1.3川m的損耗為0.35dB/km,1.55pm的損耗為0.20dB/km,這是光纖的最低損耗，波長1.65pm以上的損耗趨向加大。由于OH—的吸收作用，0.90~1.30pm和1.34~1.52pm范圍內(nèi)都有損耗高峰，這兩個(gè)范圍未能充分利用。80年代起，傾向于多用單模光纖，而且先用長波長1.3川m。多模光纖多模光纖(MultiModeFiber)：中心玻璃芯較粗(50或62.5pm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖單模光纖(SingleModeFiber):中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9或10Mm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但還存在著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。后來又發(fā)現(xiàn)在1.3川m波長處，單模光纖的材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，大小也正好相等。這就是說在1.3川m波長處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看，1.3川m處正好是光纖的一個(gè)低損耗窗口。這樣，1.3川m波長區(qū)就成了光纖通信的一個(gè)很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。1.31〃m常規(guī)單模光纖的主要參數(shù)是由國際電信聯(lián)盟ITU-T在G652建議中確定的，因此這種光纖又稱G652光纖。單模光纖相比于多模光纖可支持更長傳輸距離，在100MBPS的以太網(wǎng)以至這行的1G千兆網(wǎng)，單模光纖都可支持超過5000m的傳輸距離。從成本角度考慮，采用單模光纖的成本會(huì)比多模光纖的成本高。在多模光纖上傳輸決定傳輸距離的主要因素是光纖的帶寬和LED的工作波長，例如，如果采用工作波長1300nm的LED和50微米的光纖，其傳輸帶寬是400MHz.km，鏈路衰減為0.7dB/km，如果基帶傳輸頻率F為150MHz，對(duì)于出纖功率為-18dBm，接收靈敏度為-25dBm的光纖傳輸系統(tǒng)，其最大鏈路損耗為7dB，則可計(jì)算：ST連接器損耗：2dB(兩個(gè)ST連接器)光學(xué)損耗裕量：2則理論傳輸距離：L=(7dB-2dB-2dB)/0.7dB/km=4.2kmL為傳輸距離，而根據(jù)光纖的帶寬計(jì)算：L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km其中B為光纖帶寬，F(xiàn)為基帶傳輸頻率，那么實(shí)際傳輸測(cè)試時(shí)，L￡2.6km,由此可見，決定傳輸距離的主要因素是多模光纖的帶寬。（2）單模傳輸設(shè)備所采用的光器件是LD，通常按波長可分為850nm和1300nm兩個(gè)波長，按輸出功率可分為普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反饋光器件）。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652，其線徑為9微米。1310nm波長的光在G.652光纖上傳輸時(shí)，決定其傳輸距離限制的是衰減因數(shù)；因?yàn)樵?310nm波長下，光纖的材料色散與結(jié)構(gòu)色散相互抵消總的色散為0，在1310nm波長上有微小振幅的光信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶傳輸。1550nm波長的光在G.652光纖上傳輸時(shí)衰減因數(shù)很小，單純從衰減因數(shù)考慮，1550nm波長的光在相同的光功率下傳輸?shù)木嚯x大于1310nm波長的光下的傳輸?shù)木嚯x，但是實(shí)際情況并非如此，單模光纖帶寬B與色散因數(shù)D的關(guān)系為：B=132.5/（Dl*D*L）GHz其中L為光纖的長度，Dl為譜線寬度，對(duì)于1550nm波長的光，其色散因數(shù)如表3為20ps/(nm.km)，假設(shè)其光譜寬度等于1nm，傳輸距離為L=50公里，則有：B=132.5/(D札)GHz=132.5MHz也就是說，對(duì)于模擬波形，采用1550nm波長的光，當(dāng)傳輸距離為50公里時(shí)，傳輸帶寬已經(jīng)小于13