光纤类型有哪些，光纤种类和用途

我们都熟悉光纤，可以说光纤现在非常流行。那么，您了解光纤的种类吗？让我们仔细看看光纤的类型以及光纤线路发生故障时该怎么办。

单模光纤是什么类型的光纤？单模光纤是指在其工作波长内只能承载一种传播模式的光纤，通常称为单模光纤（SMF）：单模光纤）。 ）。目前，它是有线电视和光通信中应用最广泛的光纤。由于光纤的纤芯很细（约10m），并且折射率呈阶梯状分布，因此理论上当归一化频率V参数为2.4时只能形成单模传输。而且，SMF不仅没有多模色散，传输频带比多模光纤更宽，而且SMF的材料色散和结构色散相互相加，导致复合性能为零。色散特性得到改善，传输频带得到扩展。根据掺杂剂和制造方法，SMF 有多种类型。真空包层光纤的包层形成双层结构，与纤芯相邻的包层的折射率低于外层反包层的折射率。多模光纤多模光纤是根据所使用的波长及其可能的传播模式而具有多种传播模式的光纤，称为多模光纤（MMF：MUlti ModeFiber）。芯直径为50m。由于传输模式可达数百种，因此与SMF相比，传输带宽主要由模式色散决定。历史上，它曾用于有线电视和通信系统中的短距离传输。 SMF光纤自从问世以来，似乎已经形成了一个历史性的产品。但实际上，MMF 在许多LAN 中具有优势，因为它的芯直径比SMF 更大，并且更容易与LED 等光源结合。因此，MMF在短距离通信领域仍然引起新的关注。当MMF按折射率分布分类时，有梯度（GI）型和阶梯（SI）型两种类型。 GI型的折射率在纤芯中心最高，并沿包层逐渐减小。由于SI光波在光纤内反射和传播，各光路之间存在时间差，导致发射波失真和较大的颜色激发。因此，传输频带变得更窄，SI 型MMF 目前已很少使用。当色散位移单模光纤工作波长为1.3m时，模场直径约为9m，传输损耗约为0.3dB/km。此时的零色散波长正好是1.3pm。在石英基光纤中，就原材料而言，1.55pm段的传输损耗最低（约0.2dB/km）。目前实用化的掺铒光纤放大器（EDFA）工作在1.55pm频段，因此如果能在该频段实现零色散，将更容易应用于1.55pm频段的长距离传输。因此，利用光纤材料中石英材料色散与纤芯结构色散的复合抵消特性，可以将1.3m段原来的零色散转移到1.55m段，形成零分散可以。因此，它被称为色散位移光纤（DSF）。增加结构色散的方法主要是改善纤芯的折射率分布性能。零光纤色散对于光通信中的长距离传输很重要，但并不是唯一的。其他特性包括低损耗、易于连接以及布线或操作期间特性变化较小（包括弯曲、拉伸和环境变化影响）。 DSF 在设计过程中考虑了这些因素。色散平坦光纤色散位移光纤(DSF) 是一种单模光纤，旨在在1.55pm 频段实现零色散。色散平坦光纤（DFF）是一种在1.3m至1.55m的宽频带内可以实现极低色散、几乎为零色散的光纤。这是因为DFF 需要减少下午1.3 点至1.55 点范围内的方差。这需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。然而，这种光纤非常适合波分复用(WDM) 线路。这是因为DFF纤维工艺更加复杂，成本也更高。未来随着产量的增加，价格也会下降。色散补偿光纤大多数使用单模光纤的干线系统由1.3pm 频段的零色散光纤组成。

然而，随着EDFA的实际应用，如果能够使用1.3 pm零色散光纤来操作当前损耗最低的1.55 pm波长，那将是极其有利的。这是因为在1.3m零色散光纤中，1.55m波段的色散约为16ps/km/nm。通过在该光纤线路中插入一段色散符号相反的光纤，可以将整条光线路的色散降至零。用于此目的的光纤称为色散补偿光纤（DCF）。与标准1.3pm零色散光纤相比，DCF具有更小的纤芯直径和更大的折射率差。 DCF也是WDM光路的重要组成部分。保偏光纤在光纤中传播的光波具有电磁特性，因此除了基本的单模光波外，实际上还有两种正交电磁分布（TE、TM）模式。通常情况下，光纤的截面结构是圆对称的，因此两种偏振模式的传播常数相等，两种偏振不发生干涉。然而，实际上，光纤并不是完美的圆形。例如，如果存在弯曲部分，则两种偏振模式之间的合成因子将在光轴上不规则地分布。这种偏振变化引起的色散称为偏振模色散（PMD）。对于目前以视频分发为主的有线电视来说影响不大，但未来超宽带业务将提出以下特殊要求：（1）相干通信中将采用外差检测，并且稳定的光偏振是必须的。 光机械当输入/输出特性需要与偏振相关时； 当创建保偏光耦合器、偏振器或去偏振器等时； 当创建利用光学干涉的光纤传感器时，要求波是恒定的。而经过处理使得偏振态不改变的光纤称为保偏光纤（PMF），或固定偏振光纤。双折射光纤双折射光纤是一种单模光纤，能够传输两个相互正交的本征偏振模式。折射率根据偏振方向而变化的现象称为双折射。又称熊猫光纤，指保偏光纤和减吸收光纤。热膨胀系数较大、纤芯两侧截面均为圆形的玻璃组件。在高温光纤拉丝过程中，这些部分收缩，导致纤芯的y 方向产生张力，x 方向产生压应力。这会在纤维材料中产生光弹性效应，从而在X 和Y 方向上产生折射率差异。该原理提供了保持偏振恒定的效果。 [3] 耐环境性光通信用光纤的正常工作温度为-40C至+60C，其设计是基于不会暴露在大量紫外线下的假设。辐射。相比之下，能够在低温或高温等恶劣环境下工作并暴露于高压、外力或辐射的光纤称为硬条件光纤。通常，涂覆附加的塑料层以机械地保护光纤的表面。但随着温度升高，塑料的保护功能下降，从而限制了工作温度。通过使用四氟乙烯（Teflon）等耐热塑料，可以在300C的环境下工作。一些石英玻璃表面镀有镍(Ni) 或铝(Al) 等金属。这种类型的光纤称为耐热光纤。此外，当光纤暴露于辐射时，光损耗也会增加。这是因为当熔融石英玻璃暴露在辐射下时，玻璃中会出现结构缺陷（也称为色心），从而增加损耗，特别是在0.4 至0.7 pm 之间的波长下。

作为预防方法，可以通过使用掺杂有OH或F的石英玻璃来抑制由辐射引起的损耗缺陷。这种类型的光纤称为抗辐射光纤，主要用于监控核电站的光纤镜。为了保持光纤机械强度和损耗的长期稳定性，包封光纤在玻璃表面涂覆碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）和碳等无机材料。 C) 水和氢扩散制成的光纤（HCF 气密涂层光纤）。目前，通常在化学气相沉积(CVD)制造过程中快速沉积碳层以达到足够的密封效果。这种碳涂层纤维（CCF）有效地阻止了氢分子进入纤维内部和外部。据报道，它在室温氢气环境下可以持续20年而不增加损耗。当然，它可以防止水分的进入，减缓机械强度的疲劳过程，其疲劳系数（疲劳参数）可达200以上。因此，HCF用于在恶劣环境下要求高可靠性的系统，例如海底光缆。碳涂层光纤是在石英光纤的表面涂覆碳膜的光纤，称为碳涂层光纤（CCF）。其机理是利用致密的碳膜层将光纤表面与外界隔离，改善机械疲劳损耗并增加光纤中氢分子的损耗。 CCF 是一种密封涂层光纤(HCF)。金属镀层光纤金属镀层光纤是表面镀有Ni、Cu、Al等金属层的光纤。有些在金属层的外侧有塑料涂层，以提高耐热性或实现导电或焊接。它是一种能够抵抗恶劣环境的光纤，也用作电子电路中的组件。 早期的产品是通过在拉丝过程中涂覆熔融金属制成的。这种方法不太实用，因为玻璃和金属的膨胀系数相差太大，从而增加了微弯损耗。近年来，玻璃光纤表面低损耗电解涂层方法的成功显着提高了性能。稀土掺杂光纤是纤芯中掺杂铒（Er）、铬（Nd）、镨（Pr）等稀土元素的光纤。 1985年，英国南安普顿大学Payne等人首次发现掺有稀土元素的光纤（Rare Earth Doped Fiber）具有激光振荡和光放大现象。于是，诱饵等光增幅的面纱就被揭开了。目前实用化的1.55pm EDFA采用掺饵单模光纤和1.47pm激光器进行泵浦，实现1.55pm光信号放大。此外，掺镨氟化物光纤放大器（PDFA）也正在开发中。拉曼光纤拉曼效应是当频率f的单色光入射到材料上时，在散射光中出现ffR、f2fR等频率以外的散射光的现象。这是因为它是由物质的分子运动和晶格运动之间的能量交换产生的。当物质吸收能量时，光的频率降低，散射光称为斯托克斯线。相反，当从物质中获得能量并且散射光的频率增加时，称为反斯托克斯线。因此，频率偏差FR反映了能量水平，可以指示材料的原始值。 由这种非线性介质制成的光纤称为拉曼光纤（RF）。通过将光限制在细小的纤芯中并长距离传播，光与物质之间发生相互作用效应，防止信号波形失真，实现长距离传输。 当输入光增强时，获得相干受激散射光。利用受激拉曼散射的设备包括拉曼光纤激光器，它可以用作光谱测量和光纤色散测试的电源。

此外，受激拉曼散射正在研究用作长距离光纤通信中的光放大器。标准光纤为偏心光纤，其纤芯布置在包层的中心，纤芯和包层的横截面形状为同心圆。然而，根据目的，可以改变芯的位置、芯的形状以及包层的形状，或者可以在包层中开孔以形成具有特殊形状的结构。与标准光纤相比，这种光纤被称为异形光纤。 偏心光纤是一种具有特殊形状的光纤。其纤芯放置在靠近包层周边的偏心位置。由于光纤的纤芯靠近表面，一些光场溢出并通过包层传播（这称为倏逝波）。这种现象可用于检测沉积物的存在和折射率的变化。 偏心光纤（ECF）主要用作检测物质的光纤传感器。当与光时域反射仪（OTDR）测试方法结合时，它还可以用作分布式传感器。发光光纤由含有荧光物质的光纤组成。这是一种光纤，当暴露于辐射、紫外线或其他可通过光纤密封件传输的光波时，会产生一些荧光。 发光纤维可用于辐射和紫外线检测、波长转换以及作为温度和化学传感器。在辐射探测中，也称为闪烁光纤。 发光光纤塑料光纤是从荧光材料和掺杂的角度发展起来的。多芯光纤典型的光纤由纤芯区域和周围的包层区域组成。然而，多芯光纤（多芯光纤）在公共包层区域具有多个纤芯。核心彼此非常接近，可实现两种功能。 一是纤芯间距大，即不发生光耦合的结构。此类光纤可以提高传输线单位面积的集成密度。在光通信中，带状电缆可以由多个纤芯制成。在非通信领域，可以将数万根纤芯制成光纤图像传输束。其次，通过使纤芯靠得更近可以发生光波耦合。利用这一原理开发了双核传感器和光路器件。中空光纤：将其制成中空，形成圆柱形空间，用于光传输的光纤称为中空光纤。 空心光纤主要用于能量传输，可传输X射线、紫外、远红外光能。中空纤维结构有两种类型。首先，将玻璃成型为圆筒形状。纤芯和包层原理与阶梯式相同。利用光在空气和玻璃之间的全内反射。大多数光可以在空气中毫无损失地传播，因此具有传播一定距离的能力。二是通过使圆柱体内表面的反射率接近1来减少反射损耗。为了提高反射率，模块内安装了电介质，以减少使用波长范围内的损耗。例如，在10.6pm的波长下，可以实现几个dB/m的损耗。聚合物光导根据材质可分为无机光纤和聚合物光纤，目前工业上应用较多的是无机光纤。无机光纤材料分为单组分和多组分两大类。单一成分为石英，主要原料为四氯化硅、三氯氧磷、三溴化硼。其纯度要求铜、铁、钴、镍、锰、铬、钒等过渡金属离子杂质低于10 ppb。此外，OH 离子要求低于10ppb。石英纤维应用广泛。原料成分较多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸钠、氧化铊等。这种材料尚未广泛使用。聚合物光纤是以透明聚合物制成的光纤，由纤芯材料和护套材料组成。

芯材采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等高纯度、高透光率的纤维，外层采用氟树脂和有机硅聚合物。聚合物光纤的光损耗较高，1982年日本电报公司采用氘代甲基丙烯酸甲酯聚合作为纤芯材料，光损耗率降低到20dB/km。而聚合物光纤的特点是可以生产大尺寸、高数值孔径的光纤，光源耦合效率高，柔韧性好，精细弯曲不影响导光能力，且易于放置和粘合。它可以很容易地粘附。使用方便且成本低。但由于光损耗较高，只能在短距离使用。光损耗为10至100dB/km的光纤可以传输数百米。保偏光纤保偏光纤：保偏光纤传输偏振光，广泛应用于航天、航空、航海、工业制造技术、通信等国民经济各部门。在基于光学相干检测的干涉光纤传感器中，保偏光纤的使用保证了线偏振方向不改变，提高了相干信噪比，实现高精度的物理量测量。保偏光纤是一种特殊类型的光纤，主要应用于光纤陀螺仪、光纤水听器等传感器以及DWDM、EDFA等光纤通信系统中。由于光纤陀螺仪和光纤水听器可用于军用惯性导航和声纳，属于新技术产品，而保偏光纤是其中的核心部件，因此保偏光纤被列入我的禁运清单。西方发达国家针对中国。保偏光纤拉制过程中，当线偏振光沿光纤特征轴传输时，光纤内部出现的结构缺陷导致保偏性能下降。光信号耦合到与其垂直的另一个特征轴，最终降低输出偏振信号的偏振消光比。该缺陷影响光纤内的双折射效应。在保偏光纤中，双折射效应越强，波长越短，能更好地保持传输光的偏振状态。保偏光纤的应用和未来发展方向未来几年保偏光纤的市场需求将持续增长。随着世界范围内新技术的快速发展和新产品的不断开发，保偏光纤有可能向以下方向发展： (1)采用新型光子晶体光纤技术生产新型高性能保偏光纤。 (2)开发温度适应性强的保偏光纤，满足航空航天等领域的环境要求。 （3）开发多种稀土掺杂保偏光纤，满足光放大器等器件应用的需要。 4）氟化物保偏光纤的发展，推动红外天文技术领域光干涉技术光纤的发展（5）低衰减保偏光纤： 随着单模光纤技术的不断改进，损耗降低。材料色散和波导色散不再是影响光纤通信的主要因素。光纤中的偏振模色散（PMD）正在成为限制光纤通信质量的最严重瓶颈，尤其是在高速情况下。 10 Gbit/s 或更高的光纤通信系统。 (6)利用克尔效应和法拉第旋光效应制作偏振器件。另外，根据光纤头的不同，还有C型透镜、G型透镜和绿色透镜。 4、常用光纤规格：单模：8/125m、9/125m、多模：50/125m、欧洲标准。 62.5/125m，美标工业、医疗、低速网络：100/140m、200/230m 塑料：98/1000m，用于汽车控制光纤网络故障解决办法光纤网络故障1 指示灯和光纤收发器或光模块上的双绞线端口指示灯是否亮起如果收发器上的光口（FX）指示灯不亮，请检查光纤链路是否交叉连接。光纤跳线一端并联，另一端交叉方式连接。

b. 如果光模块A的光口（FX）指示灯亮，光模块B的光口（FX）指示灯不亮，则故障在光模块A侧。一种可能是收发器A (TX)。 ）光传输收发器B的光口（RX）收不到光信号，端口坏了。另一种可能是收发器A（TX）的光发送端口（光缆）上的光纤链路有问题。否则可能是光跳线损坏）。 c. 双绞线（TP）指示灯不亮检查双绞线连接是否不正确或使用导通测试仪检测连接是否不正确（但有些收发器的双绞线指示灯必须等待）。 d. 某些收发器有两个RJ45 端口：（到集线器）表示连接到交换机的连接线是直的。 e. 连接交换机的连接线为交叉线。发射器侧面有一个MPR 开关。这意味着到开关的连接线是一条直线。与交换机的连接是交叉线。光纤网络故障2 光缆或光纤跳线是否断开？ a. 光缆连续性检测：使用激光手电筒、阳光或发光器照射光缆连接器或耦合器的一端，检查另一端是否有可见光。可见光表明光缆没有断开。 b.光纤连接连续性检测：用激光手电筒、阳光等检查光纤跳线一端是否有可见光。可见光的存在表明光纤跳线没有断裂。光纤网络故障3 半双工/全双工模式是否不正确？ 取决于收发器，如果侧面有FDX 开关：表示全双工，HDX 开关：表示半双工。光纤网络故障4 使用光功率计检测正常情况下光纤收发器或光模块的光功率。 多模：-10db 和-18db 之间。 单模20公里：-8db至-15db之间。单模60公里：-5db至-12db；如果光纤收发器的光强度为：-30db至-45db，则可以确定收发器有问题。

上面我们已经解释了光纤的类型以及光纤网络出现故障时的处理方法。读完本文后，希望您能够更好地了解如何解决光纤网络中的问题。我希望这会有所帮助，包括光纤的类型。

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