單模光纖之所以在現(xiàn)今信息傳輸系統(tǒng)中處于主導(dǎo)地位赊窥,是由于單模光纖避免了多模光纖嚴(yán)重的本征模間色散爆惧、模噪聲以及傳輸中的其他效應(yīng),從而使單模光纖中信號(hào)傳輸?shù)乃俣扰c容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多模光纖誓琼。
單模光纖在通信領(lǐng)域中的重要地位
摘要:單模光纖之所以在現(xiàn)今信息傳輸系統(tǒng)中處于主導(dǎo)地位检激,是由于單模光纖避免了多模光纖嚴(yán)重的本征模間色散肴捉、模噪聲以及傳輸中的其他效應(yīng)腹侣,從而使單模光纖中信號(hào)傳輸?shù)乃俣扰c容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多模光纖。
一齿穗、單模光纖的應(yīng)用
單模光纖通信技術(shù)是光纖應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用方向傲隶,它是以單模光纖技術(shù)、激光技術(shù)和光電集成技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來(lái)的窃页。單模光纖通信是以光纖作為傳輸媒介跺株、光波為載頻的一種通信手段复濒。即利用近紅外區(qū)域波長(zhǎng)1000nm左右的光波作為信息的載波信號(hào),把電話乒省、電視巧颈、數(shù)據(jù)等電信號(hào)調(diào)制到光載波上,再通過(guò)光纖傳輸?shù)囊环N通信方式袖扛。單模光纖做光纖通信的重要傳輸媒介砸泛,其重要地位不言而喻,因此了解單模光纖的原理機(jī)制蛆封,有助于我們更好的理解光纖通信的原理唇礁。
圖1單模光纖和多模光纖使用光纖的區(qū)別
二、單模光纖的存在與設(shè)計(jì)曲線
單模光纖是在給定工作波長(zhǎng)條件下惨篱,只能傳輸基模HE11(或標(biāo)量模LP01)單一模式,而其它高階模均截止的光纖。
根據(jù)對(duì)階躍型多模光纖的模式分析壁晒,對(duì)給定的工作波長(zhǎng)λ通過(guò)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)選擇階躍光纖的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)(芯徑2a诵叁,纖芯與包層折射率n1,n2),達(dá)到調(diào)整光纖的波導(dǎo)常數(shù)(歸一化頻率)V值簿寂,使之滿足如下條件:
從而實(shí)現(xiàn)光纖中只有基模HE11(或標(biāo)量模LP01)單一模式傳輸吏奸,而臨近的高次模TE01模、TM01模陶耍、HE21模(標(biāo)量模LP11模)均截止奋蔚。
V值的選取不同,將影響光纖芯烈钞、包層中所占的光功率泊碑,如V=2.405,芯毯欣、包層功率比為0.84:0.16馒过;V=1時(shí),芯包功率比為0.3:0.7酗钞。即V值越小腹忽,轉(zhuǎn)移到包層中的光功率越多。因而實(shí)際的單模光纖其歸一化工作頻率的選擇一般在2.0-2.35砚作。
對(duì)滿足弱波導(dǎo)條件的歸一化方程稍加簡(jiǎn)化變形窘奏,可以得到單模光纖的設(shè)計(jì)方程:
在單模光纖設(shè)計(jì)中,需要重點(diǎn)考慮的因素是光纖芯徑葫录。為了避免由于制造誤差而導(dǎo)致光纖中傳輸模式的偏差着裹,確保單模傳輸,通常單模光纖芯徑的設(shè)計(jì)值要比歸一化方程式的Max芯徑要忻淄骇扇;但是芯徑過(guò)小對(duì)光源耦合及光纖之間的連接耦合不利摔竿。另外,相對(duì)折射率差小對(duì)實(shí)現(xiàn)單模傳輸條件有利少孝,但
過(guò)小對(duì)制造工藝的嚴(yán)格控制帶來(lái)困難继低。實(shí)際單模光纖的設(shè)計(jì)要在互相制約因素中找到總體有利的平衡方案。一般單模光纖設(shè)計(jì)中稍走,選取相對(duì)折射率差
比5%略小郁季,廣泛使用的
為0.36%,完全低于一般所說(shuō)弱波導(dǎo)條件的1%钱磅;理論上纖芯直徑的取值范圍為2a=4-10 um梦裂,即為所傳輸波長(zhǎng)的數(shù)倍。實(shí)際應(yīng)用于1.31 um和1.55 um兩種工作波長(zhǎng)電信系統(tǒng)中的單模光纖盖淡,其纖芯直徑一般為8-9 um年柠;單模光纖包層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),應(yīng)保證在光纖包層的外徑外褪迟,包層中漸逝場(chǎng)的能量趨于零冗恨。一般包層外直徑標(biāo)準(zhǔn)為125 um內(nèi)包層直徑為10-100um,視具體結(jié)構(gòu)類型而異味赃。
單模光纖掀抹,以其獨(dú)特的單光傳輸模式,在光通信領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)心俗。其核心特點(diǎn)包括超長(zhǎng)傳輸距離傲武、高帶寬以及快速數(shù)據(jù)傳輸能力。在通訊領(lǐng)域城榛,單模光纖是長(zhǎng)距離通信和高速網(wǎng)絡(luò)的基石揪利。醫(yī)療領(lǐng)域中,它助力內(nèi)窺鏡等設(shè)備的圖像高清傳輸狠持。而工業(yè)上疟位,無(wú)論是機(jī)器視覺(jué)、自動(dòng)化控制還是激光技術(shù)喘垂,單模光纖都以其卓越性能成為第1選擇甜刻,確保了高效穩(wěn)定的通信質(zhì)量。單模光纖憑借其遠(yuǎn)距離正勒、高帶寬得院、快傳輸?shù)奶刭|(zhì),在通訊昭齐、醫(yī)療尿招、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用
結(jié)語(yǔ):單模光纖的出現(xiàn),為光纖通信行業(yè)奠定了基礎(chǔ)阱驾,光纖通信的發(fā)展速度也遠(yuǎn)超人們的意料就谜,技術(shù)取得的驚人進(jìn)展,為guo家信息基礎(chǔ)設(shè)施提供了寬敞的信息傳輸通路里覆。
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