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贡献者：葱爆羊肉 浏览：2949次 创建时间：2009-07-02
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单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这样，1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。
·单模光纤-概述 Top
单模光纤
单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31μm波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31μm处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。
单模光纤具备10micron的芯直径，可容许单模光束传输，可减除频宽及振模色散(Modaldispersion)的限制，但由于单模光纤芯径太小，较难控制光束传输，故需要极为昂贵的激光作为光源体，而单模光缆的主要限制在于材料色散(Materialdispersion)，单模光缆主要利用激光才能获得高频宽，而由于LED会发放大量不同频宽的光源，所以材料色散要求非常重要。
单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，在100MBPS的以太网以至这行的1G千兆网，单模光纤都可支持超过5000m的传输距离。从成本角度考虑，由于光端机非常昂贵，故采用单模光纤的成本会比多模光纤电缆的成本高。单模光纤（Single?ModeFiber,SMF）折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有8~10μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式（两个偏振态简并），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。
·单模光纤-研制过程 Top
黄宏嘉院士
1980年，国际上，包括中国学者都在讨论单模光纤与多模光纤到底哪种更好时，上海科技大学黄宏嘉院士认识到长波长单模光纤具有损耗低、色散小等优点，是远距离大容量通信系统的理想介质。以黄宏嘉院士为首的研究小组于1979年提出开展单模光纤研究的建议。该建议得到了上海市科委的支持，并将“单模光纤研究”列为上海市重点科研项目。
至1982年5月进行了研究工作的第二阶段。以上海科大与上海石英玻璃厂协作，得到了电子23所的支持和合作。于1982年5月由上海市科委主持了由中国9个单位24名专家参加的鉴定工作。鉴定委员会认为，“此次单模光纤科研工作是基础性和开拓行的，不仅填补了中国在这个重要研究领域的空白，而且是以较快的速度赶上国际水平。”
·单模光纤-特性参数 Top
单模光纤
①衰耗系数a：其规定与物理含义与多模光纤完全相同，在此不多叙述。
②色散系数D(λ)：我们已经知道，光纤的色散可以分为三大部分即模式色散、材料色散与波导色散。而对于单模光纤而言，由于实现了单模传输所以不存在模式色散的问题，故其色散主要表现为材料色散与波导色散（统称模内色散）。综合考虑单模光纤的材料色散与波导色散，统称色散系数。色散系数可以这样理解：每公里的光纤由于单位谱宽所引起的脉冲展宽值。因此，L公里光纤由色散引起的脉冲展宽值为：σ=δλ·D（λ）·L（2.17）其中：δλ为光源谱宽σ为根均方展宽值色散系数越小越好。光纤的色散系数越小，就意味着其带宽系数越大即传输容量越大。例如CCITT建议在波长1.31微米处单模光纤的色散系数应小于3.5ps/km.nm。经过计算，其带宽系数在25000MHz·km以上，是多模光纤的60多倍（多模光纤的带宽系数一般在1000MHz·km以下）。
③模场直径d：模场直径表征单模光纤集中光能量的程度。由于单模光纤中只有基模在进行传输，因此粗略地讲，模场直径就是在单模光纤的接收端面上基模光斑的直径（实际上基模光斑并没有明显的边界）。可以极其粗略地认为（很不严格的说法），模场直径d和单模光纤的纤芯直径相近。
④截止波长λc：我们知道，当光纤的归一化频率V小于其归一化截止频率Vc时，才能实现单模传输，即在光纤中仅有基模在传输，其余的高次模全部截止。也就是说，除了光纤的参量如纤芯半径，数值孔径必须满足一定条件外，要实现单模传输还必须使光波波长大于某个数值，即λ≥λc，这个数值就叫做单模光纤的截止波长。因此，截止波长λc的含义是，能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。也就是说，尽管其它条件皆满足，但如果光波波长不大于单模光纤的截止波长，仍不可能实现单模传输。
5、回损---ReturnLoss：反射损耗又称为回波损耗，它是指出光端，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响
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·单模光纤 Top
单模传输设备所采用的光器件是LD，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反馈光器件）。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是G.652，其线径为9微米。
1310nm波长的光在G.652光纤上传输时，决定其传输距离限制的是衰减因数；因为在1310nm波长下，光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为0，在1310nm波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频带传输。
1550nm波长的光在G.652光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，1550nm波长的光在相同的光功率下传输的距离大于1310nm波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽B与色散因数D的关系为：B=132.5/（Dl*D*L）GHz
其中L为光纤的长度，Dl为谱线宽度，对于1550nm波长的光，其色散因数如表3为20ps/(nm.km)，假设其光谱宽度等于1nm，传输距离为L=50公里，则有：B=132.5/（D*L）GHz=132.5MHz
开放分类
参考资料
[1] 天涯网 http://wenda.tianya.cn/wenda/thread?tid=7ce81dd90096bd6b
[2] 征天工贸网 http://wenda.tianya.cn/wenda/thread?tid=7ce81dd90096bd6b
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