光纤传输详细分类及说明

光纤传输的分类主要基于传输模式、折射率分布、材料成分和工作波长，以下是详细分类及说明：

一、按传输模式分类

单模光纤(Single-Mode Fiber, SMF)

纤芯直径：约8-10微米(μm)，仅允许单一模式(基模)传输。

特性：低色散、低衰减，支持长距离(数十至数百公里)和高速(如10Gbps、100Gbps)传输。

应用场景：电信骨干网、海底光缆、数据中心互联、光纤传感(如分布式温度传感)。

光源要求：需使用窄线宽激光器(LD)，成本较高。

常见型号：ITU-T G.652(标准单模)、G.653(色散位移)、G.654(超低损耗)、G.655(非零色散位移)、G.657(弯曲不敏感)。

多模光纤(Multi-Mode Fiber, MMF)

纤芯直径：50μm或62.5μm，允许多种模式同时传输。

特性：存在模式色散，限制带宽和传输距离(通常几百米至几公里)，但成本低、易耦合。

应用场景：局域网(LAN)、数据中心内部布线、工业自动化、医疗设备。

光源要求：可使用发光二极管(LED)或垂直腔面发射激光器(VCSEL)，成本较低。

细分类型：

阶跃型多模光纤：纤芯折射率突变，模式色散大，已逐渐被淘汰。

渐变型多模光纤：纤芯折射率从中心向外逐渐降低，降低模式色散，提高带宽(如OM3、OM4、OM5标准)。

二、按折射率分布分类

阶跃型光纤(Step-Index Fiber)

纤芯折射率：均匀分布，与包层折射率形成突变界面。

特性：模式色散大，带宽低，多用于传统多模光纤(如OM1)。

渐变型光纤(Graded-Index Fiber)

纤芯折射率：从中心向外逐渐降低，形成抛物线分布。

特性：降低模式色散，提高带宽，是现代高速多模光纤(如OM3、OM4)的标准结构。

其他类型：如三角型、W型、凹陷型等，用于特殊场景(如色散补偿)。

三、按材料成分分类

石英光纤

纤芯/包层：高纯度二氧化硅(SiO₂)，损耗低，传输距离长，成本较高。

应用：长途通信、数据中心、光纤传感。

塑料光纤(POF)

纤芯/包层：聚合物材料(如PMMA)，直径大(约1mm)，柔韧易弯曲。

特性：损耗高(约100-500 dB/km)，带宽低，耐高温性差。

应用：短距离数据传输(如家庭网络、汽车网络)、照明、装饰。

胶套硅光纤

纤芯：玻璃，包层：塑料，特性接近石英光纤，成本较低。

应用：中短距离通信。

四、按工作波长分类

短波长光纤

工作波长：850nm，主要用于多模光纤(如局域网)。

长波长光纤

工作波长：1310nm(单模/多模)和1300nm(多模)，用于中距离通信。

超长波长光纤

工作波长：1550nm(单模)，损耗最低(约0.19-0.25 dB/km)，适合长距离传输(如海底光缆)。

五、特殊用途光纤

保偏光纤(PMF)

特性：保持光的偏振态稳定，具有快轴和慢轴。

应用：光纤传感(如陀螺仪)、干涉仪、量子通信。

色散位移光纤(DSF)

特性：将色散最小点从1310nm移至1550nm，适合长距离高速传输。

应用：密集波分复用(DWDM)系统。

弯曲不敏感光纤

特性：对弯曲损耗不敏感，适合复杂安装环境。

应用：光纤到户(FTTH)、室内布线。

光子晶体光纤(PCF)

特性：通过周期性空气孔控制光传播，具有高非线性或低损耗特性。

应用：超连续谱生成、特殊通信系统。

掺铒光纤(EDF)

特性：掺入铒离子，用于放大1550nm波段的光信号。

应用：光纤放大器(EDFA)，长距离通信系统。

审核编辑 黄宇