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单模光缆,是一种光纤传输设备。

主要是由纤芯、包层和涂敷层构成;纤芯是由高度透明的材料制成的;包层的折射率略小于纤芯,从而造成一种光波导效应,使大部分的电磁场被束缚在纤芯中传输;涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤,同时又增加光纤的柔韧性。在涂敷层外,往往加有塑料外套。

按光纤的原材料的下同,光纤可分为以下几种类型:

(1)石英系光纤

(2)多组份玻璃纤维

(3)塑料包层光纤

(4)全塑光纤

根据光纤横截面上折射率分布的情况来分类,光纤可分为阶跃折射率型和渐变折射率型(也称为梯度折射率型)。对于阶跃折射率光纤,在纤芯中折射率分布是均匀的,在纤芯和包层的界面上折射率发生突变;而对于渐变折射率光纤,折射率在纤芯中连续变化。

n1>n2(n1 纤芯的折射率 n2 包层的折射率)是光纤引导光波在纤芯中传输的必要条件,对于阶跃折射率光纤而言,它可以使光波在纤芯和包层交界面上形成全反射,引导光波沿纤芯向前传播 ;对于渐变折射率光纤而言,它可以使光波在纤芯中产生连续折射形成穿过光纤轴线的类似于正弦波的光射线,引导光波沿纤芯向前传播。

根据光纤中的传输模式数量分类,光纤又可分为多模光纤和单模光纤。在一定的工作波长下。多模光纤是能传输许多模式的介质波导,而单模光纤只传输基模。

多模光纤可以采用阶跃折射率分布,也可以采用渐变折射率分布;单模光纤多采用阶跃折射率分布。因此,石英光纤大体上也可以采用多模阶跃折射率光纤、多模渐变折射率光纤和单模阶跃折射率光纤三种。

光这种电磁波在光纤中的传播属于介质圆波导,光线在介质的界面发生全反射时,电磁波被限制在介质中,称为导波或导模。给定的导波和工作波长,存在多种满足全反射条件的入射情况,称为导波的不同模式。

以传输模式分为多模光纤和单模光纤。多模光纤可以传输若干个模式,而单模光纤对给定的工作波长只能传输一个模式。

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。

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。

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。

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