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光纤参数的数据库
光纤参数分类与说明
结构参数
| 参数名称 | 定义 | 单位 | 典型值范围 | 影响因素 |
|---|---|---|---|---|
| 芯径（Core Diameter） | 光纤纤芯的直径，决定光传输模式和容量 | μm | 单模：8~10 μm；多模：50/62.5 μm | 材料折射率、制造工艺 |
| 包层直径（Cladding Diameter） | 包层外径，保护纤芯并限制光泄漏 | μm | 125 μm（标准单模/多模） | 光纤类型、机械强度需求 |
| 纤芯不圆度（Core Roundness） | 纤芯截面偏离圆形的程度 | <1%（普通光纤） | 制造精度、光纤性能稳定性 | |
| 包层不圆度（Cladding Roundness） | 包层截面形状偏差 | <1% | 制造工艺控制 | |
| 纤芯/包层同心度误差（Core-Cladding Concentricity） | 纤芯与包层中心偏移量 | μm | <1 μm（普通光纤） | 制造设备精度 |
光学参数
| 参数名称 | 定义 | 单位 | 典型值范围 | 影响因素 |
|---|---|---|---|---|
| 模式场直径（Mode Field Diameter, MFD） | 单模光纤中光强分布的有效宽度（近似光斑尺寸） | μm | 9~11 μm（单模光纤@1310nm） | 波长、纤芯折射率profile |
| 数值孔径（Numerical Aperture, NA） | 描述光纤接收光角度的能力，NA=√(n₁²−n₂²) | 无量纲 | 单模：0.14~0.16；多模：0.2~0.3 | 纤芯/包层折射率差 |
| 截止波长（Cutoff Wavelength） | 单模光纤中基模与高阶模转换的临界波长 | nm | 1260 nm（标准单模光纤） | 纤芯直径、折射率分布 |
| 衰减系数（Attenuation Coefficient） | 光信号在光纤中传输的损耗，单位长度衰减量 | dB/km | 2~0.4 dB/km（1550nm窗口） | 材料纯度、制造工艺、波长 |
| 色散参数（Dispersion Parameter） | 单位长度光纤的色散值，影响脉冲展宽 | ps/(nm·km) | 17~19 ps/(nm·km)（G.652D光纤） | 波长、光纤类型 |
机械与环境参数
| 参数名称 | 定义 | 单位 | 典型值范围 | 影响因素 |
|---|---|---|---|---|
| 杨氏模量（Young’s Modulus） | 光纤材料的刚性，反映抗拉伸能力 | GPa | 70~75 GPa（石英光纤） | 材料成分（如掺杂Ge/F） |
| 抗拉强度（Tensile Strength） | 光纤可承受的最大拉伸应力 | MPa | 500~1000 MPa | 表面缺陷、纤维直径均匀性 |
| 疲劳系数（Fatigue Resistance） | 长期动态负载下的强度衰减速率 | 无量纲 | n=10~20（S-N曲线斜率） | 光纤涂层质量、应力分布 |
| 可弯曲半径（Bend Radius） | 光纤允许的最小弯曲半径，避免宏弯损耗 | mm | 静态：5~10 mm；动态：30~50 mm | 光纤类型、涂层材料 |
| 温度范围（Operating Temperature） | 光纤正常工作的环境温度区间 | °C | -40~+85 °C | 材料热稳定性、涂层设计 |
传输特性参数
| 参数名称 | 定义 | 单位 | 典型值范围 | 影响因素 |
|---|---|---|---|---|
| 带宽（Bandwidth） | 多模光纤中可传输的模式数量（或频率范围） | MHz·km | 几百~数千 MHz·km（多模光纤） | 纤芯尺寸、折射率分布 |
| 模间色散（Inter-modal Dispersion） | 多模光纤中不同模式的传播时延差 | ns/km | 几十~几百 ns/km | 纤芯直径、折射率梯度 |
| 偏振模色散（PMD） | 单模光纤中偏振态引起的脉冲展宽 | ps/km½√ | 1~0.5 ps/km½√ | 光纤应力、制造工艺 |
| 非线性系数（Nonlinearity Coefficient） | 衡量光纤中非线性效应（如SBS、SRS）的敏感度 | (W·km)⁻¹ | 2~5 (W·km)⁻¹（石英光纤） | 材料有效面积、波长 |
问题与解答
问题1：单模光纤与多模光纤的核心参数差异是什么？
解答：
- 芯径：单模光纤芯径小（8~10 μm），仅支持基模传输；多模光纤芯径大（50/62.5 μm），支持多个模式。
- 数值孔径（NA）：单模光纤NA低（0.14~0.16），光接收角小；多模光纤NA高（0.2~0.3），光接收角大。
- 带宽：单模光纤依赖波长分工（如WDM），多模光纤依赖模式分工，带宽受限于模间色散。
- 应用场景：单模用于长距离通信（如骨干网），多模用于短距离高密度连接（如数据中心）。
问题2：如何通过参数判断光纤是否适用于高温环境？
解答：
- 温度范围：需确认光纤的标称工作温度上限（如+85 °C以上）。
- 杨氏模量与抗拉强度：高温下材料性能可能退化，需选择热稳定性好的掺杂材料（如掺氟石英）。
- 涂层材料：高温环境需使用耐温性更好的聚酰亚胺（PI）涂层而非普通丙烯酸酯。
- 色散与衰减：高温可能导致微弯损耗增加或材料吸收上升，需测试高温下的传输
