2.2 光纤的分类

光纤的种类很多，用途不同，所需要的光纤的功能和性能也有所差异。但对于有线电视和通信用的光纤来说，其设计和制造的原则基本相同，主要考虑损耗低、有一定带宽且色散小、接线容易、易于成缆、可靠性高、制造过程比较简单、价格低廉等。

光纤的分类主要依据工作波长、制造光纤所用的材料、套塑结构、传输模式、折射率分布、ITU-T建议等方面进行划分，下面介绍光纤常用的分类方法。

1．按照光纤的工作波长分类

按照光纤的工作波长分类，光纤可分为短波长光纤和长波长光纤。短波长光纤的波长为0.8～0.9µm（典型值为0.85µm）；长波长光纤的波长为1.0～1.7µm，主要有1.31µm和1.55µm这两个窗口，超长波长光纤的波长在2µm以上。

2．按照制造光纤所用的材料分类

按照制造光纤所用的材料，光纤可分为石英（玻璃）系列光纤、塑料光纤和氟化物光纤。

其中，塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）制成的。它的特点是制造成本低廉，相对来说芯径较大，与光源的耦合效率较高，耦合进光纤的光功率较大，使用方便。但由于损耗较高，带宽较小，这种光纤只适用于短距离、低速率通信，如短距离计算机局域网链路通信、船舶内通信等。目前通信中普遍使用的是石英系列光纤。氟化物光纤是采用氟化物玻璃制作的光纤，如可采用氟铝酸盐玻璃（主要成分为ZrF4）制作光纤，这种光纤可以掺杂稀土离子，用于光纤激光器和光纤放大器。

3．按照光纤的套塑结构分类

按照光纤的不同套塑结构，光纤可分为紧套光纤和松套光纤两种，如图2-2所示。

（1）紧套光纤

紧套光纤是指光纤最外面的套层与里面的一次涂覆层、包层、纤芯紧密地结合在一起的光纤。未经套塑的光纤，其温度特性是十分优良的，但经过套塑之后其温度特性变差。这是因为套塑材料的膨胀系数比石英的膨胀系数高得多，在低温时收缩较厉害，压迫光纤发生微弯曲，增加了光纤的衰耗，所以紧套光纤不适合制作光缆。

（2）松套光纤

松套光纤，是指经过一次涂敷后的光纤被松散地放置在一根塑料套管中，不再进行二次、三次涂敷。松套光纤的制造工艺简单，其温度特性与机械性能也比紧套光纤要好，因此制作光缆一般都使用松套光纤。

4．按照光纤传输模式分类

光纤的传输模式由光纤的具体结构和光纤折射率径向分布决定。按照光纤传输模式对光纤进行分类，光纤可分为单模光纤和多模光纤。

（1）单模光纤

光纤中只传输一种模式（基模），其余的高次模全部截止，这种光纤被称为单模光纤。简单而言，光在单模光纤中是以平行于光纤中心轴线的直线方式传播。单模光纤芯径极小（芯径一般为9µm或10µm），其一般采用阶跃型折射率分布。因为光在单模光纤中仅以一种模式（基模）进行传播，从而避免了模式色散的问题，光纤脉冲几乎没有展宽。故单模光纤特别适用于大容量、长距离传输。但其尺寸小，制造、连接、耦合比较困难。同时单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即要求光源的谱宽要窄，稳定性要好。

（2）多模光纤

可传输多种模式的光纤称为多模光纤。由于多模光纤的纤芯直径较大（通常为50µm或62.5µm），既可以采用阶跃型折射率分布，也可以采用渐变型折射率分布，目前多采用后者。多模光纤存在着严重的模式色散问题，随距离的增加会更加严重，使其带宽变窄，因此多模光纤传输的传输距离比较短，一般只有几千米。但多模光纤比较容易制造、连接和耦合。

5．按照光纤的横截面折射率分布分类

按照光纤的不同横截面折射率分布不同，光纤可以分为阶跃型多模光纤（SIF）、渐变型多模光纤（GIF）和单模光纤。不同光纤的横截面折射率分布如图2-3所示。

（1）阶跃型多模光纤

阶跃型多模光纤如图2-3（a）所示，纤芯折射率为n1保持不变，到包层折射率突然变为n2。光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变较大。这种光纤一般纤芯直径为50～80µm，包层直径为125µm。

（2）渐变型多模光纤

如图2-3（b）所示，在纤芯中心折射率最大为n1，沿径向r向外逐渐变小，直到包层变为n2。光线以正弦曲线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变较小。这种光纤一般纤芯直径为50µm，包层直径为125µm。

（3）单模光纤

如图2-3（c）所示，折射率分布和阶跃型多模光纤的折射率分布相似，纤芯直径只有8～10µm，包层直径仍为125µm。光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播，其信号畸变很小。

在阶跃型多模光纤中，光的传输轨迹呈直线锯齿形。阶跃型多模光纤制造较容易，使用较方便，色散大，带宽系数低于100MHz·km，只适合在通信距离短和信息容量小的通信系统中使用。而在渐变型多模光纤中，光沿连续弯曲的轨迹传播。渐变型多模光纤中有代表性的是折射率沿径向呈抛物线形变化的光纤，这种光纤的色散小，带宽比阶跃型多模光纤高1～2个数量级，适合于在通信距离中等的光纤通信系统使用。

6．按照ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）关于光纤的建议分类

按照ITU-T关于光纤的建议，可以将光纤分为G.651光纤、G.652光纤、G.653光纤、G.654光纤、G.655光纤、G.656光纤和G.657光纤。

（1） G.651光纤

G.651光纤为渐变型多模光纤，工作波长为1310nm和1550nm，在1310nm处光纤有最小色散，在1550nm处光纤有最低损耗。G.651光纤适用于中小容量和中短距离的传输，主要用于计算机局域网。

（2） G.652光纤

G.652光纤为常规单模光纤，也被称为非色散位移光纤，它是第一代单模光纤。常规单模光纤的零色散波长为1310nm，在1550nm处有最低损耗，传输距离受损耗大小的限制，适用于大容量传输，是目前应用很广泛的光纤。

（3） G.653光纤

G.653光纤也称色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1550nm附近的光纤。这种光纤是通过改变折射率的分布将1310nm附近的零色散点拉移到1550nm附近，从而使光纤的低损耗波长窗口与零色散波长窗口重合的一种光纤。该光纤在1550nm附近的色散系数极小，趋近于零，系统速率可达到20Gbit/s和40Gbit/s，是实现单波长超长距离传输的最佳光纤。但是这种色散位移光纤在1550nm处的色散为零，不利于多信道的WDM传输，用的信道较多时，信道间距变小，就会产生四波混频（FWM），导致信道间发生串扰，阻碍了其应用。

（4） G.654光纤

G.654光纤为性能最佳的单模光纤，在1550nm处具有极低损耗（大约为0.18dB/km），在1310nm处色散为零，弯曲性能好。G.654光纤也被称为截止波长位移光纤，它是非色散位移光纤，其截止波长移到了较长波长处，在1550nm波长区域损耗极低，最佳工作波长范围为1550～1600nm。G.654光纤主要应用于远距离无须插入有源器件的无中继海底光缆通信系统中，其缺点是制造困难、价格高昂。

（5） G.655光纤

由于G.653光纤的色散零点在1550nm附近，WDM系统在零色散波长处工作很容易引起FWM效应，导致信道间发生串扰，不利于WDM系统工作。为了避免引起该效应，调整零色散波长不在1550nm处，而是在1525nm或1585nm处，这种光纤就是非零色散位移光纤（NZDSF）。G.655光纤的损耗一般在0.19～0.25dB/km，在1530～1565nm波段的色散系数为1～6ps/（nm·km），色散较小，避开了零色散区，既抑制了FWM效应，可采用WDM扩容，又可以开通高速系统。

由于在ITU-T关于光纤的建议中只要求了色散的绝对值，对于它的正负没有要求，因而G.655光纤的工作区色散可以为正，也可以为负，当零色散点位于短波长区时，工作区色散为正，当零色散点位于长波长区时，工作区色散为负。目前，陆地光纤通信系统一般采用色散系数为正的非零色散位移光纤；海底光缆通信系统一般采用色散系数为负的非零色散位移光纤。图2-4所示为几种单模光纤的损耗和色散特性。

（6） G.656光纤

G.656光纤是一种宽带光传输用非零色散位移光纤。与G.655光纤不同，①G.656光纤具有更宽的工作带宽，即G.655光纤的工作带宽为1530～1625nm（C波段+L波段，C波段为1530～1565nm,L波段为1565～1625nm），而G.656光纤的工作带宽则是1460～1625nm（S波段+C波段+L波段），将来还可以拓宽，可以充分发掘石英玻璃光纤的巨大带宽的潜力；②G.656光纤的色散斜率更小（更平坦），能够显著地降低DWDM（密集波分复用）系统的色散补偿成本。综上所述，G.656光纤是色散斜率基本为零、工作波长范围覆盖S波段+C波段+L波段的宽带光传输用非零色散位移光纤。

（7） G.657光纤

G.657光纤是接入网中使用弯曲损耗不敏感单模光纤，是为了实现光纤到户，在G.652光纤的基础上开发的新光纤品种。这类光纤最主要的特性是具有优异的耐弯曲特性，其弯曲半径可实现G.652 光纤的弯曲半径的1/4～1/2。在新版本的ITU-T的关于光纤的标准建议中，按照是否与G.652光纤兼容的原则，将G.657光纤划分成了A类光纤和B类光纤，同时按照最小可弯曲半径的原则，将弯曲半径分为弯曲半径1、弯曲半径2、弯曲半径3共3个等级，其中弯曲半径1对应10mm的最小弯曲半径，弯曲半径2对应7.5mm的最小弯曲半径，弯曲半径3对应5mm的最小弯曲半径。结合这两个原则，将G.657光纤分为了4个子类，G.657.A1光纤、G.657.A2光纤、G.657. B2光纤和G.657.B3光纤，如表2-1所示。

其中，G.657A1光纤和G.657.A2光纤的性能及其应用环境和G.652的D类光纤相近，可以在1260～1625nm的宽波长范围内工作；G.657.B2光纤和G.657.B3光纤主要工作在1310nm、1550nm和1625nm 3个波长窗口，更适用于实现光纤到户的信息传送，通常安装在室内或大楼等狭窄的场所中。