Y8T108 区分一下单模/少模/多模/多芯/空芯光纤

更新时间:2022-04-18 08:04:07 阅读量:1162

光纤

光纤利用的是全反射原理,被限制在纤芯内,实现光的传导。

我们常见的光纤,利用纤芯高折射率,包层低折射率,光在高折射率介质中由于高低折射率界面在满足特定角度时,能有“全反射”现象。


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说常见光纤,利用高低折射率分布界面的全反射原理实现传导。 关键词是全反射。 也就是还有一些光纤利用的并不是高低折射率界面实现的全反射。

单模光纤与多模光纤

常见光纤里,如果要细分,那就是单模和多模光纤。

多模光纤,纤芯的直径大,和光源容易耦合,但无法约束光的模态,会出现多种横模模式的传输路径,信号有时延。 传输距离很短,主要受限于模式带宽。

Y8T106  模式带宽的通俗理解


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单模光纤,则缩窄光导纤芯直径,小到只有一个模式能通过,其他模式没有生存的空间,信号传输距离很长,依然能被识别。 

合集2020第173页,光模光纤的截止频率合集2020第491页,多模模式LP01,LP11合集2021下第23页,归一化频率2.405的意义
Y7T195 《光的力量8》单模光纤的截止波长与截止波长位移光纤

少模光纤

从字面上来理解,少模光纤是能传输少量模式的光纤,好像是介于单模光纤和多模光纤之间的一类光纤。仅仅是好像。


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其实少模光纤是单模光纤的升级版本

少模光纤和多芯光纤常常是并列提起的。

多模光纤传输性能差,单模光纤的传输性能好,目前在传输容量上,实现DWDM的多波长复用,每个波长还能实现多个相位,双偏振复用的“相干”通信。

单模光纤快被探索到物理极限了。到底如何才能再次提高光纤的信息传输容量? 一种路径是等效实现多个单模传输的应用。

一条光纤=多个单模光纤的传输容量

实现“N个单模传输”的方法有两种

第一种:多芯光纤

第二种:少模光纤


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多芯光纤

多芯光纤,从字面上就能看到它的物理意义,在一个包层中,放置多个纤芯,实现了等效的多个单模光纤的传输。

合集2020第687页,SDM(也就是用多芯光纤传输的通信方法)标准化进展

合集2021下,多芯光纤的制造方法

合集2021下第89页,多芯光纤芯间距的紧耦合与弱耦合的传输


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少模光纤则是在单模光纤的直径略微扩大,允许几个模式进入纤芯内。

少模光纤与多模光纤的区别

多模是多个模式,少模是少数几个模式,单模是一个模式,

那么,

多模光纤传输俩模式,算多模吗? 算

少模光纤也传输俩模式,算少模吗?算

合集2020第491页,多模模式LP01,LP11这两个横模模式的解读。我就以此为例,来做个说明区别一下。


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多模光纤的多,关键在于无所谓你到底有多少,因为所有的模式都只传输一个bit信息,笼统的说是多模即可。

在咱们这个案例中

多模光纤,LP01模和LP11模,传输的同一个bit,如果他俩乱了,前后信号之间出现干扰,是误码。

单模光纤,只允许LP01这个模在光纤纤芯内,这样就不乱了。能传输很远的距离。单模光纤是比多模光纤更高级的一种光纤

少模光纤,是LP01传输一个bit,LP11传输一个bit,各传各的,相当于有俩单模光纤的传输能力,少模光纤是比单模光纤更高级的一种光纤。

少模光纤,非常看重模式的数量非常严重,能精准控制哪个模式,就允许哪个模式进入纤芯内,两个也行,三个四个也行,重要的是模式可控,因为每个模式都要调制信号。

少模光纤与单模光纤的共同点

单模光纤和少模光纤的共同点是,一个模式就是一个“独立”的信道,只是单模光纤只有一个“独立”的信道,少模光纤有好几个独立的信道。

空芯光纤与实芯光纤

刚才提到的单模/多模/少模/多芯光纤,他们的纤芯都是实芯, 都是用玻璃做的,区别在于折射率的分布和物理尺寸的大小。

空芯光纤的内部是空气。合集2021下第59页,是空芯光纤的光场限制原理


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空芯光纤与实芯光纤的主要区别,不在于容量大小,在于时间。

光在介质中的传输速度=真空速度/折射率,光的真空传输速度30公里/秒,实芯玻璃的折射率约为1.5,空气的折射率约为1.0

光在实芯光纤的传输速度,约为20万公里/秒,(折射率1.5),

光在空气中传输速度,约为30万公里/秒,(折射率1.0),

提高光的传输速度,有什么用? 比如股市下单,比如在网上买票,你的光信号只要比别人传输的更快,快一丢丢就够了,是吧。

实芯光纤利用的是光密/光梳介质的全反射原理实现的,空芯光纤是利用光栅的全反射原理实现的。



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