光导纤维与你我息息相关!光导纤维模式详述!!

虽然很多朋友没有亲眼见过光导纤维，但是光导纤维却与我们的联系十分紧密。为增进大家对光导纤维的认识，本文将对光导纤维的模式予以介绍。如果你对光导纤维或是本文内容具有兴趣，不妨和小编一起来继续往下阅读哦。

多模光导纤维将光导纤维按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光导纤维称作多模光导纤维(MMF：MUlti ModeFiber)。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光导纤维后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。MMF按折射率分布进行分类时，有：渐变(GI)型和阶跃(SI)型两种。GI型的折射率以纤芯中心为最高，沿向包层徐徐降低。从几何光学角度来看，在纤芯中前进的光束呈现以蛇行状传播。由于，光的各个路径所需时间大致相同。所以，传输容量较SI型大。SI型MMF光导纤维的折射率分布，纤芯折射率的分布是相同的，但与包层的界面呈阶梯状。由于SI型光波在光导纤维中的反射前进过程中，产生各个光路径的时差，致使射出光波失真，色激较大。其结果是传输带宽变窄，前SI型MMF应用较少。

色散位移光导纤维单模光导纤维的工作波长在1.3μm时，模场直径约9μm，其传输损耗约0.3dB/km。此时，零色散波长恰好在1.3μm处。石英光导纤维中，从原材料上看1.55pm段的传输损耗最小(约0.2dB/km)。由于已经实用的掺铒光导纤维放大器(EDFA)是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能实现零色散，就更有利于应用1.55Pm波段的长距离传输。于是，巧妙地利用光导纤维材料中的石英材料色散与纤芯结构色散的合成抵消特性，就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也构成零色散。因此，被命名为色散位移光导纤维(DSF：DispersionShifted Fiber)。加大结构色散的方法，主要是在纤芯的折射率分布性能进行改善。在光通信的长距离传输中，光导纤维色散为零是重要的，但不是唯一的。其它性能还有损耗小、接续容易、成缆化或工作中的特性变化小(包括弯曲、拉伸和环境变化影响)。DSF就是在设计中，综合考虑这些因素。

色散平坦光导纤维色散移位光导纤维(DSF)是将单模光导纤维设计零色散位于1.55pm波段的光导纤维。而色散平坦光导纤维(DFF：Dispersion Flattened Fiber)却是将从1.3Pm到1.55pm的较宽波段的色散，都能作到很低，几乎达到零色散的光导纤维称作DFF。由于DFF要作到1.3μm～1.55μm范围的色散都减少。就需要对光导纤维的折射率分布进行复杂的设计。不过这种光导纤维对于波分复用(WDM)的线路却是很适宜的。由于DFF光导纤维的工艺比较复杂，费用较贵。今后随着产量的增加，价格也会降低。

色散补偿光导纤维对于采用单模光导纤维的干线系统，由于多数是利用1.3μm波段色散为零的光导纤维构成的。可是，损耗最小的1.55μm，由于EDFA的实用化，如果能在1.3μm零色散的光导纤维上也能令1.55μm波长工作，将是非常有益的。因为，在1.3Pm零色散的光导纤维中，1.55μm波段的色散约有16ps/km/nm之多。如果在此光导纤维线路中，插入一段与此色散符号相反的光导纤维，就可使整个光线路的色散为零。为此目的所用的是光导纤维则称作色散补偿光导纤维(DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber)。DCF与标准的1.3μm零色散光导纤维相比，纤芯直径更细，而且折射率差也较大。DCF也是WDM光线路的重要组成部分。

偏振保持光导纤维在光导纤维中传播的光波，因为具有电磁波的性质，所以，除了基本的光波单一模式之外，实质上还存在着电磁场(TE、TM)分布的两个正交模式。通常，由于光导纤维截面的结构是圆对称的，这两个偏振模式的传播常数相等，两束偏振光互不干涉。但实际上，光导纤维不是完全地圆对称，例如有着弯曲部分，就会出现两个偏振模式之间的结合因素，在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散，称之偏振模式色散(PMD)。对于以分配图像为主的有线电视，影响尚不太大。但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务，如：①相干通信中采用外差检波，要求光波偏振更稳定时;②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时;③在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时;④制作利用光干涉的光导纤维敏感器等，凡要求偏振波保持恒定的情况下，对光导纤维经过改进使偏振状态不变的光导纤维称作偏振保持光导纤维(PMF：Polarization Maintaining fiber)，也有称此为固定偏振光导纤维的。

双折射光导纤维双折射光导纤维是指在单模光导纤维中，可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光导纤维而言。因为，折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法中。它又称作PANDA光导纤维，即偏振保持与吸收减少光导纤维(Polarization-maintai-ning AND Absorption- reducing fiber)。它是在纤芯的横向两则，设置热膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光导纤维拉丝过程中，这些部分收缩，其结果在纤芯y方向产生拉伸，同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹性效应，使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。

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