关于光纤的基本理论(一)光纤的分类和多模阶跃折射率光纤
1、光纤的分类方法：
1.1按光纤横截面的折射率分布：分为阶跃和渐变折射率分布光纤。此外还有：三角型折射率光纤、双包层光纤、四包层光纤等。
1.2按光纤中传导模式数量分类：光波是一种电磁波，它沿光纤传输时可能存在多种不同的电磁场分布形式（传播模式）。能够在光纤中远距离传输的传播模式称为传导模式。根据传导模式数量的不同，光纤可以分为单模光纤和多模光纤两类。
单模光纤：光纤中只有一种传输模式（基模）。纤芯直径为4μm-10μm，包层直径为125μm。单模光纤适合长距离、大容量传输。
多模光纤：光纤中可以存在多个传导模式。纤芯直径为50μm，横截面的折射率分布为渐变型，包层外径为125μm。适合于中距离、中容量的传输。
以上单模和多模光纤的的概念只是一个相对概念。光纤中可以传输的模式数量的多少取决于光纤的工作波长、光纤横截面折射率的分布和结构参数。对于一根确定的光纤，当工作波长大于光纤的截止波长时，光纤只能传输基模，为单模光纤，否则为多模光纤。
1.3按光纤构成原材料分类：石英光纤的纤芯掺Ge、P可使折射率增加（GeO2,P2O5），包层掺B、F使折射率降低（B2O3）。目前这种光纤损耗较低、强度和可靠性最高。（光纤通信中主要用这款）
多组分玻璃光纤：钠玻璃掺有适当的杂质制成。损耗低，但是可靠性不高。
塑料包层光纤：纤芯用石英制成，包层是硅树脂。
全塑光纤：纤芯和包层均由塑料制成，其损耗较大，可靠性也不高。
1.4按其套塑层可分为：紧套光纤：光纤被套管紧紧箍住。松套光纤：护套为松套管，光纤可以在其中松动。
2、多模阶跃折射率光纤光学理论分析。
形成导波的子午光线必须能在芯包界面上产生全反射。光线在临界面发生全反射的临界角b，b=arcsin(n2/n1),光在光纤端面的最大入射角，sin(cmax)=n1*sin(90°-b)=根号下（n1^2-n2^2）,光纤的相对折射率差：△=（n1²-n2²）/2n1²，△=（n1-n2）/n1≈（n1-n2）/n2，光纤的数值孔径NA=sin(Cmax)=根号下（n1^2-n2^2）≈n1*根号下（2△）。数值孔径表征了光纤的集光能力。n1、n2差别越大，即△越大，光纤收集射线的能力越强。斜射线的数值孔径与子午线的不同，比子午线的稍大。
以不同的角度入射的射线将在光纤中形成不同的模式。在多模阶跃折射率光纤中，满足全反射条件、但入射角不同的光线的传输路径是不同的，结果使不同的光线所携带的能量到达终端的时间不同，存在时延差，即模式色散，从而使传输的脉冲发生了展宽，限制了光纤的传输容量。单位长度光纤的最大时延差=△n1/c.最大群时延差与相对折射率差△成正比，使用弱波导光纤有助于减少模式色散。时延差限制了多模阶跃折射率光纤的传输带宽。
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