2015一级建造师《通信与广电》学习讲义（17）

　　（三）光在光纤中的传播

　　对于阶跃折射率光纤，由于纤芯和包层的折射率分布有明显的分界，光波在纤芯和包层界面的交界面形成全反射，并且形成锯齿形传输途径，引导光纤芯向前传播。

　　对于渐变折射率光纤，由于在其界面上折射率是连续变化的，轴中心的折射率最大，沿纤芯半径方向折射率按抛物线规律减小，在纤芯边缘的折射率最小，因此光波在纤芯中产生连续折射，形成穿过光纤轴线的类似于正弦波的光折射线，引导光波沿纤芯向前传播。

　　（四）光纤最重要的两个传输特性（P14）

　　损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。

　　（1）光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有吸收损耗和散射损耗。

　　吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能；

　　散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。

　　当然，在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。这些损耗的大小将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。

　　（2）光纤传输色散：色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时间上的展宽。

　　产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，到达终点所用的时间不同而引起的波形畸变。

　　色散结果：这种畸变使得通信质量下降，从而限制了通信容量和传输距离。

　　二、光纤通信的工作窗口

　　光纤损耗系数随着波长而变化，为获得低损耗特性，光纤通信选用波长范围在800~1800nm，并称850nm（800~900nm）为短波长波段；1300~1600nm为长波长波段，主要有1310nm和1550nm两个窗口。实用的低损耗波长是：第一代系统，波长850nm，最低损耗2.5dB/km，分贝（dB）采用石英多模光纤；第二代系统，波长1310nm，最低损耗0.27dB/km，采用石英单模最低色散光纤；第三代系统，波长1550nm，最低损耗0.16dB/km，采用石英单模最低损耗与适应色散光纤。上述三个波长称为三个工作窗口。

　　三、光纤分类

　　四、多模光纤

　　当光纤的几何尺寸远大于光波波长时（约lμm），光纤传输的过程中会存在一着几十种乃至上百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。

　　由于不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，因此，经过长距离传输会产生模式色散（经过长距离传输后，会产生时延差，导致光脉冲变宽）。模式色散会使多模光纤的带宽边窄，降低传输容量，因此，多模光纤只适用于低速率、短距离的光纤通信，目前数据通信局域网大量采用多模光纤。

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