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1、本节内容u光纤历史与应用u光纤结构和种类u光纤结构参数光纤概述1 1、发明与发展、发明与发展18701870年，英国物理学家年，英国物理学家丁达尔丁达尔发现：发现：全反射光全反射光可顺弯曲水流或玻璃管前可顺弯曲水流或玻璃管前进进 阶跃光纤原理。阶跃光纤原理。1929-19301929-1930年，美国年，美国HanaelHanael和德国和德国lammlamm先后拉出先后拉出石英光纤石英光纤。一、光纤概述1966年，美籍华人高锟1970年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB/km的光纤（Dielectric-fibersurfacewaveguidesforopticalfrequenci
2、es）1990年，已达0.14dB/km,逼近最低损耗理论值0.1dB/km1 1、发明与发展、发明与发展高锟高锟一、光纤概述光纤应用于通信系统的优势：光纤应用于通信系统的优势：(1)(1)频带宽，传输容量大。频带宽，传输容量大。(2)(2)损耗低，传输距离远，损耗受温度影响小，同时在损耗低，传输距离远，损耗受温度影响小，同时在部分频段内损耗和频率无关。部分频段内损耗和频率无关。(3)(3)重量轻，体积小，重量轻，体积小，不易受到电磁干扰不易受到电磁干扰，且安全性、，且安全性、保真性都远好于电缆。保真性都远好于电缆。(4)(4)成本低成本低，生成光纤的原料石英来源广泛，价格便宜。，生成光纤的原
3、料石英来源广泛，价格便宜。一、光纤概述 光纤内窥镜光纤内窥镜光纤通信光纤通信光纤传感光纤传感医学照明内窥医学照明内窥光纤装饰光纤装饰2 2、应用领域、应用领域一、光纤概述4 4、种类、种类阶跃光纤（SIF）StepIndexFiber渐变折射率(GIF)GradedIndexFiberp 光纤按折射率分布分类光纤按折射率分布分类u单模光纤(SMF：SingleModeFiber)u多模光纤(MMF：MultiModeFiber)p 光纤按传输的模式分类光纤按传输的模式分类4 4、种类、种类p 按制作光纤材料分按制作光纤材料分4 4、种类、种类1 1、直径、直径直径：纤芯直径2a，包层直径2b直
4、径细是考虑：a.成本，光纤直径从降低成本角度应尽量小b.机械强度和柔韧性，石英光纤很脆，粗则易断直径粗是考虑：对接、耦合、损耗平衡要求：总粗小于150 m二、光纤结构参数（弱导波近似）2 2、相对折射率差、相对折射率差二、光纤结构参数一般一般 只略大于只略大于 ：单模光纤：单模光纤 =.%，多模光纤多模光纤 =%接收锥接收锥 3 3、数值孔径为、数值孔径为NANA（numericalaperturenumericalaperture）n1 1n2 2二、光纤结构参数 接收锥接收锥 3 3、数值孔径为、数值孔径为NANA（numericalaperturenumericalaperture）二、
5、光纤结构参数p它表示捕捉光线的能力，即集光本领，NA越大，0 就越大，光纤捕捉光线的能力也就越强。p光纤的数值孔径与纤芯与包层直径无关。3 3、数值孔径为、数值孔径为NANA（numericalaperturenumericalaperture）二、光纤结构参数为了取得较大的数值孔径,相对折射率差应取大一些。从集光本领来看，光纤的NA越大越好,但并非所有的光纤都需要大的NA。例如通信用光纤，过大的NA同时将带来其他性能变差。光通信一般NA为(0.18 0.24)0.02。和 .越小，越小，在光纤中的传播模式越少。一般地，当 .时，为多模传输态。4 4、归一化频率、归一化频率平板波导中的归一化频率定义一致二、光纤结构参数