光纖的頻寬是一段光纖所能通過的最大調製頻率脈衝的調製頻率和光纖長度的乘積，是一個表征多模光纖光學特性的綜合指標。
基本介紹
- 中文名：光纖頻寬
- 外文名：fiber bandwidth
- 涉及學科：物理
- 類別：通信科技
簡介,頻寬分類,光纖頻寬描述,影響因素,
簡介
光纖頻寬這個概念，是從頻域觀點來看的。亦即可把光纖看為一個傳輸網路系統，有一定頻寬。從時域觀點看，就對應於光纖的色散。
光纖的頻寬是一段光纖所能通過的最大調製頻率脈衝的調製頻率和光纖長度的乘積，是一個表征多模光纖光學特性的綜合指標，比如普通光纜的光發射器一般都是LED（發光二極體），要求光纜在850nm的至少要達到200MHz的頻寬，OM3光纜的光發射器為VCSEL（垂直腔面發射雷射器），要求光纜在850nm時要達到2000MHz。受到諸多因素的影響，如光源，耦合方式，波導結構，以及接收器性能等撇開其他的影響因素，對光纖本身而言，決定其頻寬的本身因素是多模光纖的色散特性。考慮到單模光纖內光傳輸途徑很少，模間色散較小，甚至可以忽略不計，與之相配的LD光發射器的雷射色散較小，因此光纖的頻寬僅限為多模光纖，單模光纖的傳輸頻寬可以理解為是無限的，但是其本身對於插接件要求高，因此單模光纜一般作為長距離的通信的選擇。
頻寬分類
當前運用的單模石英光纖，如G.652C，G.652D，已經基本消除氫損，它們的傳輸頻寬，可以從1260nm到1675nm，共有415nm寬度。一般把這415nm寬度劃分成O、E、S、C、L、U六個波段，具體劃分方法如下；
初始(O)波段 1260nm-1360nm
擴展(E)波段 1360nm-1460nm
短(S)波段 1460nm-1530nm
常規(C)波段 1530nm-1565nm
長(L)波段 1565nm-1625nm
超常(U)波段 1625nm-1675nm
當前各國光纖通信大都運用在C與L波段，而且僅使用其中的一小部分，還有大部分頻率未曾使用。
光纖頻寬描述
在很多光纜產品參數中，經常用到光纖頻寬這個名詞，而且使用MHz.km為單位。理論上，光纜的頻寬可以做到無窮大，為什麼還要有光纖頻寬一說呢？單位不是常見的MHz而是MHz與長度km的乘積？
光纖頻寬若用對數來表述，與上面對應，光纖頻寬是指光纖的10㏒（H（f）-f關係曲線從其最大值下降3dB時的頻率範圍。
光纖頻寬習慣上也用光接收機接收到的電功率來定義，由於光檢測器輸出電流的平方正比於被檢測的光功率，所以用電參數表示時，就是6dB點的頻率範圍。
光纖頻寬用兆赫和公里乘積MHz·km表示，
在多模光纖中，因模式變換作用，其模式頻寬與光纖長度的Lγ成反比。γ為模式畸變頻寬串接因數（或稱模式頻寬長度指數>，取值範圍為0.5～0.9。
單模光纖無模間色散，頻寬極寬，通常不用3dB光頻寬，直接從時域範圍以光源譜寬為lmn，傳輸1km的時延（ps/nm·km）來表示其色散大小。
光纖頻寬越窄，在傳數位訊號時，信號被展寬得越寬，就會出現碼元之間的重疊造成誤碼。為滿足誤碼指標，只能加大碼元間隔，就會造成通信容量減少。另一方面，光纖對脈衝展寬的程度隨傳輸距離的增長而增加，為減少誤碼，傳輸距離亦不能長。
影響因素
影響光纖頻寬的因素是光纖的色散，光纖的色散愈小，光纖的頻寬愈寬。
光纖作為一種傳輸載體，其本身具有低重量、高頻寬、長距離等優點。但是光纖的主要材料是二氧化矽，這和常見的玻璃是同一種材料，和真空相比，不同的波長、經過不同的傳輸路徑，到達接收端時肯定會有時間差的，這個時間差帶來的影響就是色散，雨後的彩虹也是這樣的道理。多模光纖與單模光纖相比，具有較粗的纖芯直徑，意味著光信號的傳輸途徑比較多，帶來的結果就是嚴重的模式色散，多模光纖的光發射器光波長較寬，色散比較嚴重，所以傳輸距離較近。單模光纖的纖芯直徑較小，光信號的傳輸途徑很少，模式色散較小，雷射發射器的光純度較高，因此傳輸距離較遠。又考慮到多模光纜的傳輸距離和光發射器、插接件等光纖附屬檔案的低成本因素，在智慧型建築的室內和短距離的室外套用中，多模光纜占據很大的比例。
光源所出射的能量耦合進入多模光纖的過程被成為光注入方式。一般分滿注入和限模注入兩種方式。當使用LED光源時是滿注入的，也就是說光源出射光斑大小和多模光纖的纖芯大小是匹配的，這時脈衝在光纖內傳輸時將完全激發多模光纖的傳導模式，能量集中於中間模式群，高階模式群和低階模式群的影響很小。而限模注入的時候，由於入射光斑只覆蓋了部分纖芯，當其傳導時，也只是激發了部分傳導模式群。當入射光斑在纖芯不同位置時，所激發的模式群也就不同，導致模間色散的差別而使得傳輸光纖的頻寬性能變化。因此布線工程師認為在限模注入時，必須確定入射的位置和角度，否則光纖支持的傳輸距離將發生變化。
