基本介紹
- 中文名：梯度光纖
- 外文名：Gradient Fiber
- 學科：通信術語
- 別名：漸變光纖
- 分類標準：折射率
- 類型：單包層光纖、多模光纖
簡介,其他類型,光纖,
簡介
光纖的特性是由它的折射率分布所決定的。光纖橫截面上的折射率一般都是圓對稱的，它只和徑向坐標有關。根據纖芯折射在橫截面上的分布形狀來劃分時，有階躍型光纖和梯度型兩種。階躍型光纖在纖芯和包層交界處的折射率呈階梯形突變。纖芯的折射率和包層的折射率均是常數。梯度型光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加而按一定的規律（如平方律、雙正割曲線等）逐漸減小，到纖芯與包層交界處變為包層折射率，纖芯的折射率不是均勻常數。
漸變型光纖能減少模間色散，提高光纖頻寬，增加傳輸距離，但成本較高。多模光纖多為漸變型光纖。由於高次模和低次模的光線分別在不同的折射率層界面上按折射定律產生折射，進入低折射率層中，因此，光的行進方向與光纖軸方向所形成的角度將逐漸變小。同樣的過程不斷發生，直至光在某一折射率層產生全反射，使光改變方向，朝中心較高的折射率層行進。這時，光的行進方向與光纖軸方向所構成的角度，在各折射率層中每折射一次，其值就增大一次，最後達到中心折射率最大的地方。在這以後，與上述完全相同的過程不斷重複進行，由此實現了光波的傳輸。可以看出，光在漸變光纖中會自動地進行調整，從而最終到達目的地，這叫做自聚焦。
其他類型
光纖折射率分布，這裡主要指的是梯度光纖的折射分布，是光纖的一個非常重要的參數。因此，光纖折射率分布的測試，就是光纖測試中的重要組成部分。有各式各樣的測光纖折射率分布的方法。若按橫截面上的折射率分布情況，可將光纖分為突變型 （或階躍型）、漸變型（或梯度型）以及三角形等。三角形是漸變型光纖的一種特例。突變型光纖(Step Index Fiber，SIF) 的纖芯折射率高於包層折射率，使得輸入的光能纖芯至包層的交界面上不斷產生全反射而前進。這種光纖纖芯的折射率 是均勻的，包層的折射率稍低一些。在突變型光纖中，纖芯到玻璃包層的折射率是突變的，只有一個台階，所以也稱為突變型折射率多模光纖，簡稱突變光纖，也稱階躍光纖。這種光纖的傳輸模式很多，各種模式的傳輸路徑不一樣，經傳輸後到達終點的時間也不相同，因而產生時延差，使光脈衝受到展寬。所以這種光纖的模間色散高，傳輸頻帶不寬，傳輸速率也不能太高，只適用於短途低速通信，比如工控。這是研究開發較早的一種光纖，已逐漸被淘汰了。
光纖
光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細絲。一根標準的光纖 包括光導纖維、緩衝層、加強層和外護套幾個部分。其中每個部分都有其特定的 功能，以保證數據能夠可靠傳輸。微細的光纖封裝在塑膠護套中，使得它能夠彎曲而不至於斷裂。通常，光纖的一端的發射裝置使用發光二極體（light emitting diode,LED）或一束雷射將光脈衝傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈衝。
多模光纖將光纖按工作波長以其傳播可能的模式為多個模式的光纖稱作多模光纖（MMF：MUlti ModeFiber）。纖芯直徑為50μm，由於傳輸模式可達幾百個，與SMF相比傳輸頻寬主要受模式色散支配。在歷史上曾用於有線電視和通信系統的短距離傳輸。自從出現SMF光纖後，似乎形成歷史產品。但實際上，由於MMF較SMF的芯徑大且與LED等光源結合容易，在眾多LAN中更有優勢。所以，在短距離通信領域中MMF仍在重新受到重視。MMF按折射率分布進行分類時，有：漸變（GI）型和階躍（SI）型兩種。GI型的折射率以纖芯中心為最高，沿向包層徐徐降低。由於SI型光波在光纖中的反射前進過程中，產生各個光路徑的時差，致使射出光波失真，色激較大。其結果是傳輸頻寬變窄，SI型MMF套用較少。
