单模光纤的特性和应用

1、单模光纤通信系统组成

单模光纤通信有许多独特的优点，如衰减比多模光纤低得多，带宽宽得多，可以在更长的距离传输更多的信息。光路从光源驱动

电路控制的光源、光纤、光活动连接器、光电检测器、到光接收机。

2、单模光纤通信系统光源的选择

单模光纤通信系统对光源的要求很严格：第一，希望光源只有一种模式，而且要模式稳定性好；第二，要求光谱谱线密度窄；第

三，光源发出的光功率大且稳定；第四，根据特殊场合需要，希望光源能够同时发出几个波长的光，便于波分复用技术的使用。

动 态单模激光器：1).解理耦合腔形(C3激光器)，其内部有长度分别为120um和135um，并且相互作用的耦合光波腔，这种激光

器设计成只在两个腔都 发生共振的单一波长上产生振荡。阀值电流比较小、模式稳定性好。2).分布式布拉格反射型(DBR)激光器

和分布反馈型(DFB)激光器。这两种激光器内 部设有衍射删，并且只有在当反射光栅中的布拉格条件得到满足的一种波长上产生

频谱纯的振荡，激光器的模间间隔由衍射周期决定，同时通过控制衍射的周期控制 振荡波长，使用方便，易集成。

3、单模光纤损耗分析

1).固有损耗是吸收损耗和瑞利散射损耗之和。原因：熔融掺杂石英的紫外吸收和红外吸收在1.3um处总数值为0.03dB/km，很

小可不计。还有由杂质和OH-引起。

2).由于光纤弯曲半径小，因此LP01导模到辐射模之间的功率耦合造成了微弯损耗。微弯损耗与模板尺寸的关系有关。

3).接头损耗：纤芯之间的轴向错位引起的。

4、单模光纤连接器的设计特点

单模光纤通信系统所采用的光纤连接器特别难制作。单模光纤只有8um-10um，对准公差要求在1um之内，对准难。其次，菲涅

尔反射损耗：光纤端面之间低折射率的空气空隙，产生菲涅尔反射，其典型值一般为0.3dB。所以需要一种匹配的凝胶或匹配

液。

5、单模光纤通信系统色散

由于单模光纤只传输一种模式，可以不受模式色散的影响。但一般激光器并非是单色的，对于不同的波长的传输速度不同，同时

还存在材料色散和波导色散。

6、单模光纤通信系统使用的光电检测器

为 了扩展传输距离，除了增大光发送器的光源功率外，主要还要提高检测器的灵敏度。单模光纤通信系统大都采用异质结雪崩

光电二极管，它是在InP衬底上涂覆一 层InGaAs，使InGaAs接收区和InP倍增区分开，保证了快速的光电响应。这是目前的单模

光纤通信系统采用直接检波方式下使用的检测器。如果使用 更加先进的外差式检波，大大提高了检测器的灵敏度，可以对好几

个波分复用的光信号以很窄的频率间隔进行传输。