32 第一部分数据通信 China-pub.com 载 这样，光线将被完全限制在光纤中，而几乎无损耗地传播，如图2-66所示。 空气/玻璃 完全内部反射 界面 玻璃 光源 a)光线以不同的角度从玻璃射入空气 b)光线在玻璃内全反射的情况 图2-6光折射原理 在图2-6b中仅给出了一束光在玻璃内部全反射传播的情况。实际上，任何以大于临界值角度 入射的光线，在介质边界都将按全反射的方式在介质内传播，而且不同的光线在介质内部将以 不同的反射角传播，我们可以认为每一束光线都有不同的模式。如果纤芯的直径较粗，则光纤 中可能有许多种沿不同途径同时传播的模式，我们将具有这种特性的光纤称为多模光纤(Mu mode Fiber):如果将光纤纤芯直径减小到光波波长大小的时候，则光纤如同一个波导，光在光 纤中的传播没有反射，而沿直线传播，这样的光纤称为单模光纤(Single--mode Fiber)。 光纤结构是圆柱形，包含有纤芯和包层，如图2-7所示。纤芯直径约5-75um,包层的外直径 约为100~150um,最外层的是塑料，对纤芯起保护作用。纤芯材料是二氧化硅摻以锗和磷，包 层材料是纯二氧化硅。纤芯的折射率比包层的折射率高1（左右，这使得光局限在纤芯与包层的 界面以内向前传播。 有 封套 封套 )1根光纤的侧面图 b)1根光缆（含3根光纤）的剖面图 图27光导纤维 光纤的主要传播特性为损耗和色散。损耗是光信号在光纤中传输时单位长度的衰减，其单 位为dB/km。色散是到达接收端的时延差，即脉冲宽度，其单位是uskm。光纤的损耗会影响传 输的中继距离，色散会影响数据传输率，两者都很重要。自1976年以来，人们发现1.3μm和 1.55um波长的光纤可以获得0.5dB/km至0.2dB/km的衰减率，0.85um波长的光纤的衰减为3dB/km. 多模光纤能使0.85μm波长的光纤的色散从400μm/km减至10μm/km以下。在1.3μm的波长中，单 模光纤的色散近于零，所以单模光纤在使用时，可以同时兼得低损耗和低色散两项优点，无中 继的距离可达50~100km,数据传输率可达2Gbps以上。 单模光纤很昂贵，且需要激光光源，但其传输距离非常远，且能获得非常高的数据传输率。 这样，光线将被完全限制在光纤中，而几乎无损耗地传播，如图 2 - 6 b所示。 图2-6 光折射原理 在图2 - 6 b中仅给出了一束光在玻璃内部全反射传播的情况。实际上，任何以大于临界值角度 入射的光线，在介质边界都将按全反射的方式在介质内传播，而且不同的光线在介质内部将以 不同的反射角传播，我们可以认为每一束光线都有不同的模式。如果纤芯的直径较粗，则光纤 中可能有许多种沿不同途径同时传播的模式，我们将具有这种特性的光纤称为多模光纤（ M u l t i - mode Fiber）；如果将光纤纤芯直径减小到光波波长大小的时候，则光纤如同一个波导，光在光 纤中的传播没有反射，而沿直线传播，这样的光纤称为单模光纤（ Single-mode Fiber）。 光纤结构是圆柱形，包含有纤芯和包层，如图 2 - 7所示。纤芯直径约5 ~ 7 5 µ m ，包层的外直径 约为1 0 0～1 5 0 µ m ，最外层的是塑料，对纤芯起保护作用。纤芯材料是二氧化硅掺以锗和磷，包 层材料是纯二氧化硅。纤芯的折射率比包层的折射率高 1（左右，这使得光局限在纤芯与包层的 界面以内向前传播。 图2-7 光导纤维 光纤的主要传播特性为损耗和色散。损耗是光信号在光纤中传输时单位长度的衰减，其单 位为d B / k m。色散是到达接收端的时延差，即脉冲宽度，其单位是 µ s / k m 。光纤的损耗会影响传 输的中继距离，色散会影响数据传输率，两者都很重要。自 1 9 7 6年以来，人们发现 1 . 3 µ m 和 1 . 5 5 µ m 波长的光纤可以获得0 . 5 d B / k m至0 . 2 d B / k m的衰减率，0 . 8 5 µ m 波长的光纤的衰减为3 d B / k m， 多模光纤能使0 . 8 5 µ m 波长的光纤的色散从 4 0 0 µ m / k m 减至1 0 µ m / k m 以下。在1 . 3 µ m 的波长中，单 模光纤的色散近于零，所以单模光纤在使用时，可以同时兼得低损耗和低色散两项优点，无中 继的距离可达5 0～1 0 0 k m，数据传输率可达2 G b p s以上。 单模光纤很昂贵，且需要激光光源，但其传输距离非常远，且能获得非常高的数据传输率。 32第第第一部分第数 据 通 信 下载 空气/玻璃 界面 玻璃 1 1 2 3 3 完全内部反射 光源 a) 光线以不同的角度从玻璃射入空气 b) 光线在玻璃内全反射的情况 芯 封套 封套 外套 外壳 外套 芯 a) 1根光纤的侧面图 b) 1根光缆(含3根光纤)的剖面图