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光纤传输的分类主要基于传输模式、折射率分布、材料成分和工作波长,以下是详细分类及说明:
一、按传输模式分类
单模光纤(Single-Mode Fiber, SMF)
纤芯直径:约8-10微米(μm),仅允许单一模式(基模)传输。
特性:低色散、低衰减,支持长距离(数十至数百公里)和高速(如10Gbps、100Gbps)传输。
应用场景:电信骨干网、海底光缆、数据中心互联、光纤传感(如分布式温度传感)。
光源要求:需使用窄线宽激光器(LD),成本较高。
常见型号:ITU-T G.652(标准单模)、G.653(色散位移)、G.654(超低损耗)、G.655(非零色散位移)、G.657(弯曲不敏感)。
多模光纤(Multi-Mode Fiber, MMF)
纤芯直径:50μm或62.5μm,允许多种模式同时传输。
特性:存在模式色散,限制带宽和传输距离(通常几百米至几公里),但成本低、易耦合。
应用场景:局域网(LAN)、数据中心内部布线、工业自动化、医疗设备。
光源要求:可使用发光二极管(LED)或垂直腔面发射激光器(VCSEL),成本较低。
细分类型:
阶跃型多模光纤:纤芯折射率突变,模式色散大,已逐渐被淘汰。
渐变型多模光纤:纤芯折射率从中心向外逐渐降低,降低模式色散,提高带宽(如OM3、OM4、OM5标准)。
二、按折射率分布分类
阶跃型光纤(Step-Index Fiber)
纤芯折射率:均匀分布,与包层折射率形成突变界面。
特性:模式色散大,带宽低,多用于传统多模光纤(如OM1)。
渐变型光纤(Graded-Index Fiber)
纤芯折射率:从中心向外逐渐降低,形成抛物线分布。
特性:降低模式色散,提高带宽,是现代高速多模光纤(如OM3、OM4)的标准结构。
其他类型:如三角型、W型、凹陷型等,用于特殊场景(如色散补偿)。
三、按材料成分分类
石英光纤
纤芯/包层:高纯度二氧化硅(SiO₂),损耗低,传输距离长,成本较高。
应用:长途通信、数据中心、光纤传感。
塑料光纤(POF)
纤芯/包层:聚合物材料(如PMMA),直径大(约1mm),柔韧易弯曲。
特性:损耗高(约100-500 dB/km),带宽低,耐高温性差。
应用:短距离数据传输(如家庭网络、汽车网络)、照明、装饰。
胶套硅光纤
纤芯:玻璃,包层:塑料,特性接近石英光纤,成本较低。
应用:中短距离通信。
四、按工作波长分类
短波长光纤
工作波长:850nm,主要用于多模光纤(如局域网)。
长波长光纤
工作波长:1310nm(单模/多模)和1300nm(多模),用于中距离通信。
超长波长光纤
工作波长:1550nm(单模),损耗最低(约0.19-0.25 dB/km),适合长距离传输(如海底光缆)。
五、特殊用途光纤
保偏光纤(PMF)
特性:保持光的偏振态稳定,具有快轴和慢轴。
应用:光纤传感(如陀螺仪)、干涉仪、量子通信。
色散位移光纤(DSF)
特性:将色散最小点从1310nm移至1550nm,适合长距离高速传输。
应用:密集波分复用(DWDM)系统。
弯曲不敏感光纤
特性:对弯曲损耗不敏感,适合复杂安装环境。
应用:光纤到户(FTTH)、室内布线。
光子晶体光纤(PCF)
特性:通过周期性空气孔控制光传播,具有高非线性或低损耗特性。
应用:超连续谱生成、特殊通信系统。
掺铒光纤(EDF)
特性:掺入铒离子,用于放大1550nm波段的光信号。
应用:光纤放大器(EDFA),长距离通信系统。
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