光纤按照不同的方法分类

bomoaa

光纤的种类繁多，但就其分类方法而言大致有四种，即按光纤剖面折射率分布分类，按传播模式分类、按工作波长分类和按套塑类型分类等。
% v# a" u( ]$ X/ o此外按光纤的组成成份分类，除目前最常应用的石英光纤之外，还有含氟光纤与塑料光纤等。
  ~2 }& Z4 s! h6 s/ Z1、按折射率分布分类──阶跃光纤与渐变光纤
9 k4 x" t6 P1 _, f① 阶跃光纤
& b7 `' \4 d2 e  @! W所谓阶跃光纤是指：在纤芯与包层区域内，其折射率分布分别是均匀的，其值分别为n1 与n2，但在纤芯与包层的分界处，其折射率的变化是阶跃的，如图2.2 所示。
* _% r- s9 P" U/ m4 [+ \
: j' g: B8 E' I. w+ S  C+ I其折射率分布的表达式为：

* g4 Q% J  N" U* w0 O  j) m阶跃光纤是早期光纤的结构方式，后来在多模光纤中逐渐被渐变光纤所取代（因渐变光纤能大大降低多模光纤所特有的模式色散），但用它来解释光波在光纤中的传播还是比较形象的。
9 k2 d& ?5 ~0 r% ^8 h( B而现在当单模光纤逐渐取代多模光纤成为当前光纤的主流产品时，阶跃光纤结构又作为单模光纤的结构形式之一。
: a# h3 D) G3 y6 N( v  S② 渐变光纤
0 D5 ?, f3 I+ `. I  c所谓渐变光纤是指：光纤轴心处的折射率最大（n1），而沿剖面径向的增加而逐渐变小，其变化规律一般符合抛物线规律，到了纤芯与包层的分界处，正好降到与包层区域的折射率n2 相等的数值；在包层区域中其折射率的分布是均匀的即为n2。如图2.3 所示。

其中：
n1 为光纤轴心处的折射率
n2 为包层区域折射率
a1为纤芯半径
4 L5 n6 w  W3 ]6 q+ G称之为相对折射率差
9 d& l9 J$ S4 j/ p! D/ t至于渐变光纤的剖面折射率为何做如此分布，其主要原因是为了降低多模光纤的模式色散，增加光纤的传输容量，详见§2.4 部分。
* O( q" f6 w8 H* n. W2、按传播模式分类──多模光纤与单模光纤
传播模式概念
9 n0 G0 t& z7 P; O, l9 R. e9 `我们知道，光是一种频率极高（3×1014 赫兹）的电磁波，当它在波导──光纤中传播时，根据波动光学理论和电磁场理论，需要用麦克斯韦式方程组来解决其传播方面的问题。而通过繁琐地求解麦氏方程组之后就会发现，当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等（其中m、n=0、1、2、3、……）。其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模。
① 多模光纤
, w: v. b( c; F7 N6 {+ q, Q( h当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1 微米），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式会具有不同的传播速度与相位，因此经过长距离的传输之后会产生时延，导致光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。
, }  a/ w7 j+ j+ G* `; Z" a2 y; _. i计算多模光纤中传播模式数量的经典公式为2，其中V 为归一化频率。例如当V=38时，多模光纤中会存在三百多种传播模式。模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。其纤芯直径d1，大约在50 微米左右。