单模和多模光纤的特点和应用

单模和多模光纤的特点和应用

一、光纤结构

光纤是光导纤维的简称， 是一种新的光波导， 是光通信系统最普遍和最重要的传输媒质。 它由单根玻璃纤芯、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。（光纤呈圆柱形， 由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。 ）纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。

1. 纤芯

位置 : 位于光纤的中心部位，

直径：在 4-50 μm，单模光纤的纤芯直径4-10 μ m , 多模光纤的纤芯直径为 为 50μm。 纤芯的成分：含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化（如二氧化锗， 五氧化二磷）作用硅 是

适当提高纤芯对光的折射率，用于传输光信号。 2. 包层

位置 : 位于纤芯的周围

直径： 125μ m

成分：是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。

掺杂剂 （如三氧化二硼）的作用：适当降低包层对光的折射率，使之略低于纤芯的折射 率，即纤芯的折射率大于包层的折射率（这是光纤结构的关键）， 它使得光信号封闭在纤

芯中传输。

3. 光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆

层。一次涂覆层：一般使用丙烯酸醋、有机硅或硅橡胶材料； 缓冲层：一般为性能良好的填充油膏；

二次涂覆层：一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。

涂覆层的作用： 是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时增加光纤的机械强度与可弯

(l) 光纤传输损耗：损耗是影响系统传输距离的重要因素之一，光纤自身的损耗主要有 曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤外径约 2. 5 mm 。 4. 光纤最重要的两个传输特性

损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，它们直接影响光传输的性能。

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吸收损耗和散射损耗。 吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能； 散射损耗是因 为材料的折射率不均匀或有缺陷、 光纤表面畸变或粗糙造成的。 当然，在光纤通信系统中还

存在非光纤自身原因的一些损耗， 包括连接损耗、 弯曲损耗和微弯损耗等。 这些损耗的大小 将直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。

(2) 光纤传输色散：色散是光脉冲信号在光纤中传输，到达输出端时发生的时间上的展 宽。产生的原因是光脉冲信号的不同频率成分、不同模式，在传输时因速度不同，

到达终点

所用的时间不同而引起的波形畸变。 色散结果： 这种畸变使得通信质量下降， 从而了通 信容量和传输距离。 二、光纤通信的工作窗口

光纤损耗系数随着波长而变化，为获得低损耗特性，光纤通信选用波长范围在

800

-1800nm，并称 850nm(800-900nm）为短波长波段； 1300-1600nm为长波长波段， 主要有 1310nm

和1550nm两个窗口。实用的低损耗波长是：第一代系统，波长 850nm，最低损耗 2. 5dB/km ，

分贝（ dB）采用石英多模光纤；第二代系统，波长 1310nm，最低损耗 0. 27dB/km, 采用石英

单模最低色散光纤；第三代系统，波长 1550nm，最低损耗 0.16dB/km ，采用石英单模最低损 耗与适应色散光纤。上述三个波长称为三个工作窗口。 三、光纤分类 一、多模光纤

当光纤的几何尺寸远大于光波波长时（约 l μ m)，光纤传输的过程中会存在一着几十种 乃至上百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。

由于不同的传播模式具有不同的传播速度与相位， 因此，经过长距离传输会产生模式色 散（经过长距离传输后，会产生时延差，导致光脉冲变宽）。模式色散会使多模光纤的带宽 边窄，降低传输容量，因此，多模光纤只适用于低速率、短距离的光纤通信，目前数据通信 局域网大量采用多模光纤。

( 一 ) 多模光纤的主要产品及应用性能如下表：

产品名称

主要性能特点及应用

62.5/125 μm多模光纤（ A1b） 低衰减和高带宽，适用于千兆以太网（

IEEE 802.3z ）

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50/125 μ m多模光纤（ A1a）

异的抗弯曲性能，适用于千兆以太网（ 低衰减 , 高带宽和优IEEE 802.3z ）

62.5/125 μm&50/125μ m多模

850nm和 1300nm窗口优化多模光纤，适用于千兆以太网（ 802.3z ）

光纤— A1b/A1a（OM1/OM2）

IEEE

62.5/125 μm&50/125μ m弯曲

适用于工作窗口为 850nm的 1&10&40&100 Gb/s 传输系统，传输距离可达

不敏感多模光纤— A1b/A1a

150m、300m和 500m，光纤的最小弯曲半径 7.5mm。

（ OM2/OM3/OM4）

（二） A1类多模光纤传输性能要求

项目

850nm

衰减系数

1300nm 850nm

模式带宽

1300nm

数值孔径 零色散波长 λ 0 零色散斜率 S0 1295≤λ 0≤ 1365

1295≤λ 0≤ 1365

1295≤λ 0≤ 1365

单位 A1a（50/125 μm）

2.4-3.5

A1b（ 62.5/125 μm）

2.8-3.5

0.6-1.5 160-800

200-1000

dB/m

0.55-1.5 200-800

MHz· km

200-1200 0.23 ±0.02

0.275 ± 0.015 1295≤ λ0≤ 1365

nm

1295≤λ 0≤ 1365

ps/(nm · km)

2≤

0.105+0.001( λ0 -1259)

≤ 0.11 ≤ 0.001(1458- λ 0)

二、单模光纤

当光纤的几何尺寸较小，与光波长在同一数量级，如芯径在 4-10 μ m范围，光纤只允许 一种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤称为单模光纤。单模光 纤避免了模式色散，适用于大容量长距离传输。 （一）单模光纤分类：

IEC 60793-2 和 IEC 60793-2-50 B1.3 、B2、 B4、B5、

中将单模光纤划分为 B1.1 、 B1.2 、

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B6等类别， ITU-T 也在 G.652 、G.653 、G.6 、 G.655、 G.656、 G.657等建议中分别规范了各

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种单模光纤的定义和特性，而 GB/T 9771的各部分参照 IEC 60793-2-50 和ITU-T G.65x 系列制订。其对应关系在下表中总述。

一种给定型号的单模光纤 ( 例如： B4) ，通过对模场直径（也称有效面积）、色散

系数、色散曲线的斜率、截止波长等参数进行适配的最优化，而获得不同的应用方式。

表 . 单模光纤的分类和定义

GB/T 9771.1 ～7

ITU 分类名称

主要特征

1300nm 至 1324nm 之

零色散波长在 间，在

1310nm窗口性能最优化，在 1550nm 窗口也能

兼容使用

截止波长位移1310nm至 1530nm之间，

并且 至

在 1550nm 窗口性能最优化。 B1.2 类光纤主要

应用在海底光缆中，偶尔也可应用于陆地光缆

中

B1.3 类光纤除性能与 B1.1 类光纤相似之外，

还具有 1383nm 水峰处较低的衰减，从而也能

在 1360nm至 1460nm窗口兼容使用

1525nm 至 1575nm 之

零色散波长在 间，在

1550nm窗口性能最优化。 为避免四波混频效应

只有在低功率或可能的场合或固定信道时才

常规命名 以及 IEC 分类名称 非色散位移

单模光纤

B1.1

B1.2_b B1.2_c

G.652.A

G.652.B

G.6.A

G.6.B

G.6.C

G.652.C

B1.3

G.652.D

B2_a B2_b

G.653.A G.653.B

B4_c B4_d B4_e

截止波长位 移单模光纤 波长段扩展 的非色散位 移单模光纤

色散位移单 模光纤

非零色散位

移单模光纤

宽波长段光 传输用非零

可以采用复用频道传输

G.655.A 、B、零色散波长在 1530nm至 1565nm波段C 之外，在

1550nm窗口性能最优化， 并且截止波长

G.655.D 可以转

G.655.E 移到 1310nm以上区域

G.656

在 1460nm至 1625nm窗口性能最优化，并且零

B5

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色散波长小于

色散位移单

1460nm

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模光纤 接入网用弯

B6_a1

曲不敏感单

B6_a2

模光纤 接入网用弯

B6_b2

曲不敏感单

B6_b3

模光纤

（二）几种单模光纤的特点和应用

G.657.A1

G.657.A2

与 B1.3

类光纤兼容，但最小弯曲半径为

10mm

或 7.5mm，适合在接入网中及室内使用。工作

波长在 1260nm～1625nm 不与 B1.3 类光纤兼容，但最小弯曲半径为

7.5mm 5.0mm，适用于室内短距离的通信传 或

输，工作波长在

1310nm、1550nm和 1625nm

G.657.B2

G.657.B3

l. G. 652 标准单模光纤特点及应用

①零色散波长在 1310nm附近。既可以使用在 1310nm波长区域，也可以使用在 1550nm 波长区域。最佳工作波长在 1310nm区域。

②当工作波长在 1.3 μ m时，光纤色散很小，系统的传输距离只受光纤衰减所。

③光纤在 1.3 μm波段的损耗较大；在 1.55 μ m波段的损耗较小。

④光纤截止波长： λ cf ≤1250nm，光缆截止波长：

⑤模场直径： 1310nm处的模场直径是 8.6-9.5 μ m士 0.7 。在 1550nm 处没有具体规定，

但一般不大于 10. 3 μ m。

⑥衰减：衰减系数最大值在 1310nm窗口， A 级为 0.36dB/km, B 级为 0.40dB/km; 衰减系

数最小值在 1500nm窗口， A 级为 0.22dB/km, B 级为 0.25dB/km

⑦色散：零色散波长范围是 1300-1324nm。

⑧偏振模色散（ PMD）系数最大值： 0. 3ps/ km

2. G. 653 色散位移光纤特点及应用

色散位移光纤在 1.55 μm色散为零， 不利于多信道的

用的信道数较多时， 信

道间距较小，这时就会发生四波混频（ FWM）导致信道间发生串扰。如果光纤线路的色散为

零， FWM（四波混频）的干扰就会十分严重；如有微量色散， FWN干扰反而还会减少。

0. 55dB/km

①光纤截止波长： λ cf<1250nm.

1550nm处的模场直径②模场直径： 7. 8- 是 8.5

A 1310nm窗口， 级③衰减：衰减系数最大值

为 在

μ m0.8.

士

0.40dB/km,B

WDM传输，

λcc ≤ 1260nm。

级为

0.45dB/km,C

级为

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④偏振模色散（

PMD）系数最大值：0.

3ps/

km

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此种光纤除了在日本等国家干线网上有应用外，在我国干线网上几乎没有应用

3. G.6 截止波长位移光纤特点及应用

②工作波长为 1.55 μ m，在该波长附近上的衰减最小。

③零色散点在 1300nm附近，但在 1550nm窗口色散较大，约为 17-20 ps/(nm·km)

②在使用波长区域据有一非零的小色散值 , 以抑制密集波分复用（ DWDM）中四波混频

（FWM）效应

③最佳使用波长范围在 1500-1600nm 区域。

④光纤截止波长： λ cf ≤1470nm，光缆截止波长：

⑤模场直径：（ 8.0-11.0 ） μ m士 0.7

A 1500nm窗口， 级0.22dB/km, 级0.25dB/km ⑥衰减：衰减系数最大值

为 在 为 B

nm： 1530≤ λ min≤ λ max≤ 1565，非零色散区绝对值 ⑦C波段色散：非零色散

区

ps/(nm2· km) ： ≤ Dmin≤ Dmax≤ 10， Dmax－ Dmin≤ 5.0 ps/(nm2· km);

1.0

⑧偏振模色散PMD）系数最大值：0. km

（ 3ps/

DWDM系统的传输。 非零色散光纤适用于通信网和其他通信设备，它特别适用G.

于 655

5. G.657 接入网用弯曲不敏感单模光纤

① G657AB1.类光纤兼容，但最小弯曲半径10mm或 7.5mm，适合在接入网中及室

与 为 3

不与 内使用 ,G657B

λcc ≤ 1480nm。

4. G.655 非零色散位移光纤特点及应用

1. 55 μ m；

④光纤截止波长： 1350nm<λ cf<1600nm.

μ m0.7. 。 1550nm处的模场直径⑤模场直径： 9.5- 士 是 10.5 A 1550 nm 窗口， 级0.19dB/km, 级0. 22dB/km 。 ⑥衰减：衰减系数最大值

为 在 为 B

20 ps/(nm2· km); 1550nm 色散系数最大⑦色散： 零色散斜率最大值0.07 1550nm 为 值

ps/(n2· km) 。

m

⑧偏振模色散（ PMD）系数最大值： 0. 3ps/ km 该种光纤主要应用于长距离数字传输系统。如海底缆。

2

①零色散波长在 1310nm 附近，截止波长位移到较长的波长， 所以该光纤也被称为截止波

长位移单模光纤。

①非零色散光纤实质上是一种改进的色散位移光纤，其零色散波长不在

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B1.3

类 7.5

5.0mm，适用于室内 光mm

纤兼或 容，

但最小弯曲半径为

短距离的通信传输，工作波长在

1310nm、 1550nm

1625nm。

和

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②零色散波长在 1310nm附近。既可以使用在 1310nm波长区域，也可以使用在 1550nm

波长区域。最佳工作波长在 1310nm区域。

光纤截止波长：光纤截止波长未做规定，光缆截止波长： λcc ≤ 1260nm。

④模场直径： G657A:（ 8.6-9.5

光纤类型

B1.3 和 B6a

B6b

条件

弯曲半径

mm

15

10 7.5

10 1 1 圈数

⑦偏振模色散（ PMD）系数最大值： 0. 3ps/ km

⑧宏弯损耗： B6类单模光纤的宏弯损耗参数应符合下表规定。

单位： dB

B6b

1550nm ≤0.03 ≤0.10 ≤0.50

1625nm ≤ 0.10 ≤ 0.20 ≤ 1.00

1550 1625

1550 1625 1310～ 1625 1383± 3

0.3 0.4

G657B: (6.3-9.5

） μ m士 0.4

）μ m士 0.4

⑤衰减： B6 类单模光纤的衰减系数应符合下表规定

表.B6 类单模光纤的衰减系数

最大衰减值 (dB/km)

0.38 0.38

0.24 0.28 0.5 0.5

使用波长 (nm)

1310 1383± 3

⑥色散：零色散波长范围是 1300-1324nm。

表.B6 类单模光纤的宏弯特性

1550nm ≤0.25 ≤0.75 -

B6a

技术指标

1625nm ≤ 1.0 ≤ 1.5 -

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二、在任何事情上都不要觉得自己受了多大的委屈，哭哭啼啼和别别扭扭改变不了糟糕的现状。心子开一点，认真地该干啥干啥，反倒走得顺畅许多。扛得住多少东西，最后就会得到多 少东西，大致就是这么个理儿吧。

三、生命本没有意义，你要能给他什么意义，他就有什么意义。与其终日冥想人生有何意义，不如试用此生做点有意义的事。

四、爱怕沉默。太多的人，以为爱到深处是无言。其实，爱是很难描述的一种情感，需要详尽的表达和传递。

五、有些路，只能一个人走。

六、有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。

七、有些决定，只需要一分钟，可是，却会用一辈子，去后悔那一分钟。

“忽然想 “忽然想通了 ”八、 “忽然想通了 ”,这五个字说来简单，“忽然想通了 ”无.论什么事，你要做到可真不容易。我佛如来在菩堤树下得达.摩祖师面壁十八 只要能 道，就因为他 年，才总算

通了 ”,你就不会有烦恼，但达到这地步之前，你一定已不知道有过多少烦恼。 九、如果他总为别人撑伞，你何苦非为他等在雨中。

十、我对前任的感觉很简单，哪怕他的女朋友来我面前秀恩爱，我也不会觉得烦。就像在看别人吃一碗很香的卤肉饭，吧唧嘴巴弄得很大声，但我自己心里是明白的：我吃过那种饭，其 实没那么好吃。

十一、为什么我们总是不懂得珍惜眼前人？在未可预知的重逢里，我们以为总会重逢，总会有缘再会，总以为有机会说一声对不起，却从没想过每一次挥手道别，都可能是诀别，每一声 叹息，都可能是人间最后的一声叹息。

十二、我在最好的时候碰到你，是我的运气。可惜我没时间了。想想，说人生无悔，都是赌气的话。人生若无悔，那该多无趣啊。我心里有过你。可我也只能到喜欢为止了。 十三、我说不出来为什么爱你，但我知道，你就是我不爱别人的理由。 十四、当你在转圈的时候，这个世界很大，当你勇往直前，这个世界就很小。

十五、现在男女之间的恋爱，总是答应太快，结果分手也快。人性的规律是容易得到的就容易放弃。凡是通过努力得到的，不管是感情还是物品，都会使人顿生珍惜之感。所以

在感情上，当

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有人追求时，内心的一份矜持是必要的，即使心里很爱，也需要给追求者时间和难度，这样两人走到一起才会珍惜感情、地久天长。

十六、我从来不会在分手很久后才会哭，因为不值。

十七、高兴呢，就允许自己高兴一天；难过呢，也允许自己难过一天。关键是这一天过去了，你得继续往前走。

十八、对于世界而言，你是一个人；但是对于某个人，你是 十九、我们渐渐的放开了对方的手

二十、为爱投入不应该被苛责，只是忘记自己却是爱情里的最大弊病，也许，爱情里最好的状态不是牺牲与忍让，而是站在可以看到彼此的位置里，在对方的眼里可以看到最真实的自己。

二十一、人生一世，总有个追求，有个盼望，有个让自己珍视，让自己向往，让自己护卫，愿意为之活一遭，乃至愿意为之献身的东西，这就是价值了。 二十二、 “做自己 ”很难，但更难的是遇到能接受你

“做自己 ”的人。

TA 的整个世界。

二十三、只有在你最落魄时，才会知道谁是为你担心的笨蛋，谁是形同陌路的混蛋。

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二十四、老天在送你一个大礼物时，都会用重重困难做包装。

二十五、很奇妙的一种感觉是，曾经的陌生人，突然之间成为了你的整个世界。我们不可能再有一个童年；不可能再有一个初中；不可能再有一个初恋；不可能再有从前的快乐、幸福、 悲伤、痛苦。昨天，前一秒，通通都不可能再回去。

—— 生命原来是一场无法回放的绝版电影！

二十六、有时阳光很好，有时阳光很暗，这就是生活。 二十七、再多的 “我爱你 ”也抵不过一句

“分手吧 ”

二十八、失望，有时候也是一种幸福。因为有所期待，所以才会失望。因为有爱，才会有期待。所以纵使失望也是一种幸福，虽然这种幸福有点痛。

二十九、当生活给你设置重重关卡的时候，再撑一下，每次地咬牙闯关过后，你会发现想要的都在手中，想丢的都留在了身后。

三十、人生没有真正的绝望。树，在秋天放下了落叶，心很疼。可是，整个冬天，它让心在平静中积蓄力量。春天一到，芳华依然。只要生命还握在手心，人生就没有绝望。人有悲欢离

合，月有阴晴圆缺。一时的成败得失对于一生来说，不过来了一场小感冒。心若累了，让它休息，灵魂的修复是人生永不干枯的希望。

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