雖然光纖的基本結(jié)構(gòu)形式如圖1所示,但是按照折射率分布、傳輸模式多少、材料成分等的不同,光纖可分為很多種類,下面將有代表性的幾種,簡單介紹如下。
1. 按照光纖橫截面折射率分布不同來劃分
一般可以分為階躍型光纖和漸變型光纖兩種
(1) 階躍型光纖
如果纖芯折射率n1沿半徑方向保持一定,包層折射率n2沿半徑方向也保持一定,而且纖芯和包層的折射率在邊界處呈階梯型變化的光纖稱為階躍型光纖,又稱為均勻光纖。它的結(jié)構(gòu)如圖2-(a)所示。
(2) 漸變型光纖
如果纖芯折射率n1隨著半徑加大而逐漸減小,而包層中折射率n2是均勻的,這種光纖稱為漸變型光纖,又稱為非均勻光纖。它的結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示。圖2光纖的剖面折射率分布
2. 按照傳輸模式的多少來劃分
所謂模式,實(shí)質(zhì)上是電磁場的一種場型結(jié)構(gòu)分布形式。模式不同,其場型結(jié)構(gòu)不同。根據(jù)光纖中傳輸模式的數(shù)量,可分為單模光纖和多模光纖.
(1) 單模光纖
光纖中只傳輸一種模式時(shí),叫做單模光纖。單模光纖的纖芯直徑較小,約為4~10μm。通常,纖芯中折射率的分布認(rèn)為是均勻分布的。由于單模光纖只傳輸基膜,從而完全避開了模式色散,使傳輸帶寬大大加寬。因此,它適用于大容量、長距離的光纖通信。單模光纖的射線軌跡如圖3(a)所示。
(2)多模光纖
在一定的工作波長下,多模光纖是能傳輸多種模式的介質(zhì)波導(dǎo)。其纖芯可以采用階躍折射率分布,也可以采用漸變折射率分布。它們的光波傳輸軌跡如圖3(b),(c)所示。多模光纖的纖芯直徑約為50μm。由于模色散的存在使多模光纖的帶寬變窄,但其制造、耦合、連接都比單模光纖容易。
3. 按光纖的材料來劃分
(1) 石英系光纖
這種光纖的纖芯和包層是由高純度的摻有適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)制成。這種光纖的損耗低,強(qiáng)度和可靠性高,目前應(yīng)用廣泛。
(2) 石英芯、塑料包層光纖
這種光纖的纖芯是用石英制成,包層采用硅樹脂。
(3) 多成分玻璃纖維
一般用鈉玻璃摻有適當(dāng)雜質(zhì)制成。
(4) 塑料光纖
這種光纖的纖芯和包層都由塑料制成。圖3光纖中的光射線軌跡
目前,在光纖通信中主要使用石英系光纖。因此,對于石英系的階躍型光纖和漸變型光纖分兩節(jié)來介紹,并采用射線法和波動(dòng)理論法,主要分析它們的導(dǎo)波模式及特性。