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圖2.2 -6 多模式階躍型光纖中的“Z”字形傳播路徑
圖2.2 -7多個(gè)“Z”字形傳播路徑
如果我們把一根光線的傳播路徑稱為單模式，那么在這種光纖中，光的傳輸由很多條光
線來(lái)完成，并且其路徑又不同，所以稱之為多模式傳輸。這就是“多模式階躍型光纖”名
稱的由來(lái)。
132電子技術(shù)基礎(chǔ)
在多模式階躍型光纖中，從輸入端到光纖傳輸線上的任意一點(diǎn)，其每個(gè)“Z”字形的個(gè)
數(shù)是不同的，這將造成沿光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)的相位不同。這樣，在多模式傳輸時(shí)，信號(hào)的能
量被分散到許多路徑上，從而使得數(shù)字脈沖信號(hào)的形狀被拉長(zhǎng)，脈沖邊緣的棱角變圓，這種
現(xiàn)象稱為模式色散，如圖2.2 -8所示。
輸入脈沖
輸出脈沖
圖2.2 -8多模式階躍型光纖輸出波形的變形
輸入“尖窄”脈沖經(jīng)過(guò)多模式階躍型光纖的傳輸后，出現(xiàn)了輸出脈沖“寬矮”的現(xiàn)象。
這一輸出脈沖的變形就像帶寬不足一樣（因?yàn)槎盖偷男盘?hào)邊緣由高次諧波決定，而帶寬窄
會(huì)造成高次諧波被去除，這樣就必然使信號(hào)邊緣變化平緩）。因此，多模式階躍型光纖傳輸
將使帶寬減小，這在一定程度上削弱了光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。
多模式階躍型光纖一般用于窄帶傳輸系統(tǒng)和近距離通信中，例如用在飛機(jī)和輪船上。
(2)多模式漸變型光纖
為了改變多模式階躍型光纖模式色散比較大的缺點(diǎn)，可以對(duì)纖芯的折射率進(jìn)行重新設(shè)
置。其纖芯折射率的特點(diǎn)為：纖芯折射率大于包層折射率，并且使纖芯折射率按照“拋物
線”的規(guī)律變化，如圖2.2 -9所示。
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圖2.2 -9多模式漸變型光纖的折肘率分布及光線傳播路徑
由于纖芯折射率是按拋物線的規(guī)律變化的，
人到不同折射率的纖芯時(shí)，光線逐層發(fā)生折射，
即：凡芯1>n芯2>n芯3……，所以，在光線射
如圖2.2- 10所示。如果纖芯的分層足夠
下篇數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)133
圖2.2 - 10漸變型光纖的逐層折射過(guò)程
薄，就形成了圖2.2 -9所示的傳播路徑。可見(jiàn)，入射角不同的光線經(jīng)過(guò)不同的折射層形成
了像“波”一樣的傳輸路徑，各路徑在纖芯的中心軸上產(chǎn)生交點(diǎn)，如果從交點(diǎn)處取出信號(hào)，
那么模式色散將大大減小，從而使輸出信號(hào)的失真得到改善，如圖2.2 -11所示。
輸入脈沖 輸出脈沖
圖2.2 -11多模式漸變型光纖的輸入與輸出脈沖
多模式漸變型光纖用于寬帶傳輸系統(tǒng)中，如閉路電視、海底光纜等長(zhǎng)距離的通信系統(tǒng)中。
(3)單模式階躍型光纖
這種光纖的惟一特點(diǎn)是：其纖芯的直徑略大于3倍的光波波長(zhǎng)。此時(shí)只有一種傳輸模式
沿光纖的軸向傳輸，從而消除了模式色散引起的信號(hào)變形，如圖2.2 -12所示。
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┃ 乙，一 ┃
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圖2.2 -12單模式光纖的折射率分布及光線傳播路徑
134電子技術(shù)基礎(chǔ)
雖然單模式光纖不存在模式色散，但在實(shí)際傳輸中，由于光源發(fā)射到光纖里的光脈沖能
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民用航空器維修基礎(chǔ)系列教材 電子技術(shù)基礎(chǔ)(82)
