https://img-en.fs.com/community/uploads/post/202007/10/31-3-7.jpg

阶跃型多模光纤与渐变型多模光纤有何区别?

108
https://img-en.fs.com/community/uploads/author/202006/04/1-10-9.jpg
发表于 2020年6月30日
2020-08-09 12:22:21
176

根据光纤折射率分布方式的不同,多模光纤可分为阶跃型多模光纤和渐变型多模光纤。由于阶跃型多模光纤和渐变型多模光纤的工作原理不同,导致它们在应用方面存在差异性。通过阅读该篇文章,您将充分了解到两者在工作原理和应用方面的区别。

阶跃型多模光纤的工作原理和应用

阶跃型光纤内存在均匀分布的折射率,由于包层中的折射率较低,也就是说纤芯折射率大于包层折射率,因此在纤芯与包层的边界折射率急剧降低,从而形成了一个台阶。对于阶跃型多模光纤而言,根据全反射原理,光沿着光纤轴心以“之”字进行传播。其中,不同入射角进入光纤的光传输路径不同,虽然入射光在输入端是以相同的速度同时进行传输,但到达输出端的时间却有所不同,出现了时间上的分散,从而导致脉冲严重展宽,这就是所谓的模间色散。

由于数字通信使用光脉冲沿光纤进行信号传输,因此模间色散会导致脉冲严重展宽,并在脉冲和光纤一起传播时散开。光纤传输的模式越多,散步的脉冲越多。这也大大限制了阶跃型多模光纤的带宽。而且模间色散并不适用于光纤通信。对于数字光纤系统而言,当色散严重时,它将导致脉冲彼此重叠,从而导致符号间干扰(ISI),增加误码率(BER)。因此,光纤的色散不仅影响了光纤的传输能力,也限制了光纤通信系统的中继距离。正因这些限制,阶跃型光纤多模通常以相对较低的成本用于短距离(几公里内)和低速率(8Mb/s以下)的通信系统中。

渐变型多模光纤的工作原理和应用

渐变型光纤的折射率是按照一定规律连续变化且不均匀的。渐变型光纤的折射率在光纤轴心处最大,在靠近包层边界处最小,也就是说,渐变型光纤的折射率随着纤芯半径的增大而逐渐减小。在渐变型光纤中,折射率的变化会引起折射,但不并会发生全反射,当光传输到包层边界处(折射率最小)时,光纤将折射回到光纤轴心上。

对于渐变型多模光纤而言,光线以正弦振荡形式向前传播。与阶跃型多模光纤一样的是,渐变型多模光纤中的不同光沿不同的路径传播,其中,光传播速率是不同的,因为光的速率会随着光纤纤芯的折射率而变化,光线离光纤轴心越远,速率越高。也就是说,折射率越小,传播速率越高。与此同时,渐变型多模光纤具有自聚焦效应,不同入射角相应的光线会聚集在同一点上,且这些光线的时间延迟也近似相等。正因如此,可大大降低模间色散,使得渐变型多模光纤的带宽比阶跃型多模光纤的带宽高。因此,如今大多数的多模光纤都是渐变型光纤。与阶跃型多模光纤相比,渐变型多模光纤通常用于中距离(10~20㎞)和传输速率相对较高(34~140Mb/s)的通信系统中,其成本较高。

阶跃型多模光纤与渐变型多模光纤的对比

综上所述,阶跃型多模光纤和渐变型多模光纤的主要区别体现在如下几个方面:

特性 阶跃型多模光纤 渐变型多模光纤
带宽 较低带宽 更高带宽
纤芯直径 50~200μm 约50μm
应用场景 通常适用于短距离(几公里内)和低速率(8Mb/s以下)的通信系统 通常适用于中距离(10~20㎞)和传输速率相对较高(34~140Mb/s)的通信系统
数据传输形式 光线沿着光纤轴心呈“之”字形传播 光线以正弦振荡形式向前传播
模间色散 影响光纤的传输能力并限制中继距离 相对于阶跃多模光纤而言,色散大大降低
性能 比较差 比较好
成本 较低 偏高