Über optische Faser

Definition der Glasfaseroptik

1 、 Glasfaser

Faserfaser, die als optische Faser abgekürzt wird, ist eine Art Faser aus Glas oder Kunststoff, die als Werkzeug für die Lichtübertragung verwendet werden kann. Das Übertragungsprinzip ist 'Gesamtreflexion des Lichts'. 

2 、 Arten von optischen Fasern

Es gibt viele Arten von optischen Fasern, und die erforderlichen Funktionen und Leistung variieren je nach Zweck. Für Glasfaserkabel, die in Kabelfernsehen und Kommunikation verwendet werden, sind die Design- und Herstellungsprinzipien im Grunde genommen gleich, wie z. B.: 

① geringem Verlust; 

② hat eine bestimmte Bandbreite und eine geringe Dispersion; 

③ Einfache Verkabelung; 

④ leicht zu vereinen; 

⑤ hohe Zuverlässigkeit; 

⑥ Die Herstellung ist relativ einfach; 

⑦ Erschwinglich usw. 

Die Klassifizierung von optischen Fasern ist hauptsächlich aus der Arbeitswellenlänge, der Brechungsindexverteilung, der Übertragungsmodus, der Rohstoffe und der Herstellungsmethoden zusammengefasst. Hier sind verschiedene Beispiele für Klassifikationen. 

(1) Arbeitswellenlängen: UV-Faser, beobachtbare Faser, Nahinfrarotfaser, Infrarotfaser (0,85 Uhr, 13.3 Uhr, 13.55 Uhr) 

(2) Brechungsindexverteilung: Schritt (SI), Nah-Schritt-Typ, GI) -Typ (GI), andere (wie dreieckig, w-Typ, konkaver Typ usw.).

(3) Transmissionsmodus: Einzelmodenfaser (einschließlich Polarisation, die Faser und Nicht-Polarisation beibehalten wird, die Faser aufrechterhalten), Multimode-Faser. 

(4) Rohstoffe: Quarzglas, Mehrkomponentenglas, Kunststoff, Verbundwerkstoffe (wie Kunststoffverkleidungen, Flüssigfaserkern usw.), Infrarotmaterialien usw. Gemäß dem Beschichtungsmaterial können es auch in anorganische Materialien (Kohlenstoff usw.), Metallmaterial (Kupfer, Nickel usw.) und Plastik unterteilt werden. 

(5) Herstellungsmethoden: Die Vorformung umfasst die axiale Ablagerung der Dampfphase (VAD), die chemische Dampfablagerung (CVD) usw. Zeichnungsmethoden umfassen Stabintube und doppelte Crucible -Methoden. 

Quarzfaser ist eine Art von optischer Faser, die Siliziumdioxid (SIO2) als Hauptrohm verwendet und die Brechungsindexverteilung des Kerns und die Verkleidung gemäß verschiedenen Dopingmengen steuert. Die optischen Fasern der Quartz -Serie (Glass) haben die Eigenschaften von geringem Stromverbrauch und Breitband und werden jetzt in Kabelfernseh- und Kommunikationssystemen häufig verwendet. Im Vergleich zu anderen optischen Fasern weist Silica Faser auch ein breites Spektrum der Lichtübertragung von ultraviolett bis nahezu Infrarotlicht auf. Zusätzlich zu Kommunikationszwecken kann es auch für Licht und seine Eigenschaften verwendet werden.

 

3. Licht ist eine elektromagnetische Welle

Der Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht beträgt 390-760 nm (Millimicrons). Der Teil größer als 760 nm ist Infrarotlicht und der Teil kleiner als 390 nm ist ultraviolettes Licht. Die Hauptanwendungen in optischen Fasern sind 850 nm ， 1310 nm ， 1550 nm.

 

4 、 Die Brechung, Reflexion und Gesamtreflexion des Lichts 

Aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten des Lichts in verschiedenen Substanzen treten an der Grenzfläche zwischen den beiden Substanzen Brechung und Reflexion auf, wenn Licht von einer Substanz zu einer anderen gerichtet ist. Darüber hinaus variiert der Winkel des gebrochenen Lichts mit dem Winkel des einfallenden Lichts. Wenn der Winkel des einfallenden Lichts einen bestimmten Winkel erreicht oder überschreitet, verschwindet das gebrochene Licht und das gesamte einfallende Licht wird reflektiert, was als Gesamtreflexion des Lichts bezeichnet wird. Unterschiedliche Substanzen haben unterschiedliche Brechungswinkel für das Licht derselben Wellenlänge (dh unterschiedliche Substanzen haben unterschiedliche Brechungsindizes), und dieselbe Substanz hat auch unterschiedliche Brechungswinkel für das Licht unterschiedlicher Wellenlängen. Die Glasfaserkommunikation basiert auf den oben genannten Prinzipien. 

 

5 、 Glasfaserstruktur

Faser -Optik -Barke -Fasern sind im Allgemeinen in drei Schichten unterteilt: ein zentraler Gla -Kern des zentralen Brechungsindex (Kerndurchmesser im Allgemeinen 50 oder 62,5 μm）, mit einer Siliziumglasverkleidung in der Mitte (normalerweise mit einem Durchmesser von 125 μm). Die äußerste Harzbeschichtung ist die für die Bewehrung verwendete Harzbeschichtung. 

 

6 、 Numerische Blende

Das Licht, das auf der Faserendfläche fällt, kann nicht vollständig durch die Faser übertragen werden, nur das einfallende Licht innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs kann übertragen werden. Dieser Winkel wird als numerische Apertur der optischen Faser bezeichnet. Eine größere numerische Blende von optischen Fasern ist für das Docking von Fasern von Vorteil. Die numerische Blende der von verschiedenen Herstellern produzierten optischen Fasern variiert.  

 

7 、 Einzelmodusfaser und Multimode -Faser: 

(1) Gemäß der Übertragungsmodus der Licht in optischen Fasern kann es in Einzelmodusfasern und Multimode-Fasern unterteilt werden. 

Multimode -Faser: Der Mittelglaskern ist dicker (50 oder 62,5 μm）. Er kann mehrere Lichtmodi übertragen. Die intermodale Dispersion ist jedoch relativ groß, was die Frequenz der Übertragung digitaler Signale begrenzt und mit zunehmendem Abstand schwerwiegender wird.

OPTICAL FASER mit Einzelmodus: Der Mittelglaskern ist relativ dünn (der Kerndurchmesser ist im Allgemeinen 9 & mgr; m）. Nur ein Lichtmodus kann übertragen werden. Daher ist seine intermodale Dispersion klein und für die Fernkommunikation geeignet, aber seine chromatische Dispersion spielt ein Hauptbeamten. Gut. 

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Herkömmlicher Typ: Glasfaserhersteller optimieren die Übertragungsfrequenz von optischen Fasern auf einer einzelnen Lichtwellenlänge wie 1300 nm. 

Dispersionsverschiebungstyp: Glasfaserhersteller optimiert die Übertragungsfrequenz von optischen Fasern auf zwei Lichtwellenlängen, wie z. B. 1300 nm und 1550 nm. 

(3) Gemäß der Verteilung des Brechungsindex kann er optische Fasern in Mutationstyp und Gradiententyp unterteilt werden. 

Mutantentyp: Der Brechungsindex vom Mittelkern der optischen Faser bis zur Glasverkleidung ist abrupt. Es hat kostengünstige und hohe Inter -Modus -Dispersion. Geeignet für kurze Entfernungen mit geringer Geschwindigkeit, wie z. B. industrielle Kontrolle. Aufgrund der kleinen intermodalen Dispersion nehmen Single-Mode-Fasern jedoch alle einen Mutationstyp an.

Fasertyp -Gradiententyp: Der Brechungsindex vom Mittelkern der Faser bis zur Glasverkleidung nimmt allmählich ab, sodass sich das Licht mit hohem Modus auf sinusförmige Weise ausbreitet, die Dispersion der Intermodus, die Erhöhung der Faserbandbreite und die Erhöhung der Übertragungsabstand reduzieren. Die Kosten sind jedoch relativ hoch. Heutzutage sind Multimode -Fasern hauptsächlich Gradientenfasern. 

 

8 、 gemeinsame Glasfaserspezifikationen 

      Einzelmodus: 9/125 μm

      Multimode: 50/125 μm ， 62,5/125 μm

Industrie-, Medizin- und Niedriggeschwindigkeitsnetzwerke: 100/140 μm ， 200/230 μm  

Kunststoffe: 98/1000 & mgr; m ， In Feldern wie Automobilsteuerleuchten und Bildübertragung verwendet.