电信术语：光纤通信GB14733.12-1993

中华人民共和国国家标准 电信术语 光纤通信 发布 实施 国 家 技 术 监 督 局 发 布 中华人民共和国国家标准 电信术语 光纤通信 国家质量技术监督局 批准 实施 主题 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 与适用范围 本标准规定了与光纤通信有关的术语及其定义 主要包括一般概念 光纤结构和光学特性 传播特 性 光缆 连接器和耦合器 光源和光检测器 测量技术与系统等方面的术语 本标准适用于光通信技术领域 符号 圆括号 除按 规定使用范围外另做如下规定 作注释或说明 词义的可有可无部分 表明术语的全称或简称 术语 一般概念 电磁辐射 发射能以电磁波的形式进入空间的现象 以电磁波的形式通过空间进行能量的传播 光子 量子化了的电磁能 具有像粒子一样的特性 是普朗克常数 是辐射频率 光辐射 波长在 射线和无线电波之间 即波长约在 之间的电磁辐射 光 可见辐射 人的视觉可见的光辐射 注 名义上它覆盖 波长范围 在激光和光通信领域中 习惯和实际上 这个词已扩大使用到更宽的电磁波范围 包括能用可见光 的基本光学技术来处理的电磁波范围 这个范围虽然还没有明确规定 但可认为是从 的近 紫外区 经过可见区 直到 的中红外区 红外辐射 波长比可见辐射长的光辐射 即波长约从 的光辐射 紫外辐射 波长比可见辐射短的光辐射 即波长约从 的光辐射 光谱 光辐射的波长分布区域 单色辐射 理论上是单一频率或单一波长的辐射 实际上是能按单一频率或单一波长对待的很窄谱宽的辐射 相干 性 两个波的相位之间存在的相关现象 或者一个波在时间上的两瞬时或在空间上的两点的相 位之间 存在的相关现象 相干的 用相干现象来表征一个或多个波或辐射 空间相干 电磁波之间在空间区域内的相干 时间相干 电磁波之间在给定时间上的相干 部分相干 电磁波之间在两点或两瞬时的统计相关性较低的相干 相干度 相干性的量度 注 相干度的大小等于两光束干涉实验条纹的可见度 式中 是在干涉图样最大处的强度 是在干涉图样最小处的强度 当相干度超过 时称高度相干光 相干度低于 时称部分相干光 当相干度大大低于 时称非相干光 相干辐射 由相干现象表征的辐射 相干区 垂直于光传播方向的一个平面内的高度相干辐射的区域 相干长度 相干辐射的传播距离 注 如果光源的谱线宽度为 中心波长为 在折射率为 的介质中 其相干长度近似等于 相干时间 相干辐射的传播时间 注 相干时间等于相干长度除以光在介质中的相速度 相干长度可近似等于 为光源的中心波长 为谱线宽度 为真空中的光速 非相干性 由很低的相干度表征的辐射特性 非相干辐射 由很低相干度表征的辐射 辐射能量 以电磁波的形式发射 传播或接收到的能量 辐射功率 光功率 光通量 辐射通量 单位时间的辐射能流 辐射强度 在给定方向上每单位立体角的辐射功率 光亮度 从规定的方向观察 在实面或虚面的给定点上 单位面积单位立体角的辐射功率 注 表面可以是光源的表面 或是发射的 接收的或横切光束的面 辐照度 入射面上每单位面积的辐射功率 辐照功率密度 垂直于传播方向的面每单位面积通过的辐射功率 光强 强度 电磁波电场幅度的平方 注 光强与辐照度成正比 当只着重相对值时 也可用它代替 辐照度 一词 辐射率 光源单位面积发射的功率 光谱亮度 给定波长处单位波长区间的光亮度 光谱辐照度 在给定波长处单位波长区间的辐照度 亮度守恒 说明无源光学系统量 是守恒的基本原理 为光束的亮度 为局部折射率 注 如果吸收 散射等损耗为零 则 量为常数 几何光学 射线光学 用几何射线来论述光的传播 注 当应用几何光学时允许用较简单的关系来代替麦克斯韦方程 物理光学 波动光学 用波动现象来论述光的传播 高斯光束 在光束横截面上测量 其径向电场幅度分布呈高斯型的光束 注 当高斯光束截面为圆形时 其幅度为 式中 离光束中心的距离 幅度降至光轴上的 处的半径 光束直径 光 束宽 度 辐照度等于峰值辐照度的某一规定百分数值时 径向相反两点间的距离 注 通常用于截面为圆形或近似圆形的光束 束散 光束的散度 光束横截面随着离光源的距离增加而增大 在垂直于光轴的平面上 辐照度等于光束峰值辐照度的某一规定百分数值时 径向相 反两点间所对的远场张角 注 通常只需规定最大和最小的散度 对应于远场辐照度的较大和较小的直径 朗伯余弦定律 余弦发射定律 某一理想表面的光亮度与观察表面的角度 方向 无关的定律 注 这种理想表面的辐射强度在表面的法线方向为最大 随着与法线间夹角的余弦而减小 朗伯辐射体 朗伯光源 按照朗伯余弦定律所规定的角度辐射的辐射体或辐射面 朗伯反射器 光亮度按照朗伯余弦定律所规定的角度反射的反射器 准直 平行校正 使辐射光扩束或会聚以转换并保持为平行光束的过程 声光效应 由于声波作用使媒质折射率发生变化的效应 注 声光效应常用于光调制和光偏转的设备中 电光效应 在电场作用下材料光学特性变化的效应 注 坡克尔 效应和克尔 效应都是电光效应 最常见的电光效应是在电场作用下材料折射率变化中产生的 磁光效应 在磁场作用下材料光学特性变化的效应 注 磁光材料通常用来使线偏振波的偏振产生旋转 最常见的磁光效应是在磁场作用下材料折射率变化中产生的 纤维光学 光学技术的一个分支 是关于使用透明材料如玻璃 熔融石英或塑料制造的纤维来传播光 功率的光学技术 光波导 一种能引导光功率的传输线 薄膜波导 由介质薄膜构成 以低折射率材料作为外层或衬底的一种光波导 信号 失真 信号 畸变 任何无意义的或不希望有的信号波形的变化 注 光纤中有好几种衰减和色散机理能使接收信号的失真增大 衰减 损耗 两点间电磁功率的减少 可以按两点上的功率值之比来定量表示的功率减少 注 衰减通常采用对数单位 例如 分贝 光通路的 传输损耗 相连的两光电设备之间的光通路在特定波长上的损耗 光学元件的 介入损耗 在光系统中由于介入光学元器件引起的附加光损耗 传输窗口 光谱窗口 光波导中传输损耗小 能使光系统易于完成工作的波长区域 光纤的 带宽 数值上等于光纤基带传递函数的大小下降到某一规定值 通常是下降到零频率时幅值的一 半 时的最低调制频率 注 带宽主要受下列机理的限制 在多模光纤中 主要是模失真和材料色散 在单模光纤中 主要是材料色散和波导色散 传递函数 频率响应 表征频域信号通过设备时输出输入之比 它是两个复数量之比 注 这些复数量是时域信号的傅立叶变换或拉普拉斯变换 对于线性系统 传递函数是冲激响应的傅立叶变换或拉普拉斯变换 基带传递函数 基带响应函数 光纤的传递函数定义为用复数表征的调制辐射功率输出对输入之比 冲激响应 表征设备对输入 函数的时间响应的函数 注 冲激响应是传递函数的傅立叶变换或拉普拉斯反变换 它与输入函数的卷积就是输出函数 高斯脉冲 波形具有高斯分布的一种脉冲 注 在时域中 其波形为 式中 常数 脉冲 处的半宽 半幅值全宽 所给特性大于其最大值之半的变量范围 注 适用于辐射图 光谱线宽等特性 其变量可以是波长 空间或角度等参数 半幅值脉宽 脉冲幅度大于其最大值之半的时间间隔 光电 的 表征器件的性质 为了工作该器件必需至少有一个响应于光功率的电接口 以便能够发射 或改变光辐射 或利用光辐射为其内部工作 注 光电器件是能完成电 光或光 电转换功能的器件 光电二极管 发光二极管 注入式激光器和集成 光学器件等都是经常用在光纤通信中的光电转换器件 常常被错误地用为它的同义词 电致发光 由所加电能产生的超过正常热发射的光辐射 注 例如 发光二极管的 结中由于电子空穴的重新组合而产生的光子发射 光电效应 靠光辐射和材料的相互作用 即光子吸收 而引起自由电荷载流子释出的现象 光电导性 内光电效应 呈现出电导率变化的光电效应 光电发射效应 外光电效应 呈现出光照表面产生电子发射的光电效应 光生伏打效应 呈现出产生电动势 的光电效应 量子噪声 光子噪声 光的粒子性或离散性所引起的噪声 光激活材料 能使线偏振光偏振旋转的一种材料 注 光激活材料对于右旋和左旋圆偏振光呈现有不同的折射率 熔融石英 熔化天然石英晶体制成的玻璃 注 熔融石英的纯度不如透明硅石 熔融硅石 透明硅石 用纯二氧化硅 制成的玻璃 光纤结构和光学特性 光纤 一种由介质材料制成的细丝状光波导 单模光纤 在所考虑的波长上只能传导一个束缚模的光纤 注 最低阶束缚模可由一对互相垂直的偏振模组成 多模光纤 在所考虑的波长上能传播两个以上束缚模的光纤 纤芯 大部分光功率通过的光纤中心区 包层 包在纤芯外面的介质材料 折射率分布 图 沿光纤横截面直径的折射率分布曲线 突变型折射率分布 纤芯内的折射率保持常数 纤芯与包层界面折射率突然锐减的一种折射率分布 突变型光纤 具有突变型折射率分布的光纤 等效突变型折射率分布 假设的突变型单模光纤的折射率分布 它具有如同给定的单模光纤一样的传播特性 等效 突变型折射率分布的包层折射率是一个常数 等效突变型折射率差 等效突变型折射率分布中的纤芯和包层折射率之差 渐变型折射率分布 纤芯内的折射率随半径变化而变化的一种折射率分布 指数律折射率分布 纤芯的折射率按幂数规律减低的一种渐变型折射率分布 其折射率按式 变化 式中 在任何半径 处的折射率 为 的函数 在轴上 即 处的折射率 纤芯半径 确定折射率分布曲线形状的参数 包层折射率为常数时的相对折射率差 折射率分布参数 在指数律折射率分布中确定折射率分布形状的参数 抛物线型分布 指数律折射率分布中分布参数 的情况 渐变型光纤 具有渐变型折射率分布的光纤 折射率凹陷 折射率在纤芯中心出现降低的情况 注 折射率凹陷是由于某些制造技术的缺陷造成的 均匀包层 包层区 至少在其影响光波传播的部分 其折射率在规定的容差范围内是一常数 注 一根光纤里可能有一层以上的均匀包层 凹陷包层 紧靠纤芯的其折射率值小于外包层折射率的包层区 匹配包层 单一的均匀包层构成的包层 相对折射率差 纤芯折射率与包层折射率的相对差值 用 表示 其值由式 给出 式中 纤芯的最大折射率 最里面的均匀包层的折射率 弱导光纤 纤芯中最大折射率和均匀包层最小折射率之差很小的光纤 注 通常其折射率差小于 芯区 光纤横截面里其折射率 折射率凹陷除外 大于最里面均匀包层折射率一个规定值的区域 这个规定值是纤芯最大折射率与最里面均匀包层折射率之差的一个给定百分数 注 芯区是指光纤的横截面里 由折射率为 的各点轨迹所围成的最小横截面积 不包括任何折射率凹 陷 而 式中 纤芯的最大折射率 最里面均匀包层的折射率 常数 通常为 光纤的 基准面 供光纤连接时作基准用的光纤圆柱形外表面 典型地说基准面是包层或一次层的外表面 注 极少情况可能是纤芯的表面 纤芯中心 光纤芯区外围最佳拟合圆的中心 包层中心 光纤包层外围最佳拟合圆的中心 基准面中心 光纤基准面外围最佳拟合圆的中心 光纤轴 沿光纤长度所有纤芯中心的轨迹 纤芯直径 确定纤芯中心的圆的直径 包层直径 确定包层中心的圆的直径 基准面直径 确定基准面中心的圆的直径 平均纤芯直径 沿光纤的所有纤芯直径的平均值 平均包层直径 沿光纤的所有包层直径的平均值 平均基准面直径 沿光纤的所有基准面直径的平均值 纤芯直径容差 偏离标称纤芯直径的最大容许值 包层直径容差 偏离标称包层直径的最大容许值 基准面直径容差 偏离标称基准面直径的最大容许值 纤芯容差区 对于一根光纤的横截面 纤芯容差区是外接于芯区的圆与一个把芯区围入并与第一个圆同 心的最大圆之间的区域 包层容差区 对于一根光纤的横截面 包层容差区是外接于包层区的圆与一个把包层区围入并与第一个 圆同心的最大圆之间的区域 基准面容差区 对于一根光纤的横截面 基准面容差区是外接于基准面的圆与一个把基准面围入并与第一 个圆同心的最大圆之间的区域 纤芯不圆度 确定纤芯容差区的两个圆的直径之差除以纤芯直径 包层不圆度 确定包层容差区的两个圆的直径之差除以包层直径 基准面不圆度 确定基准面容差区的两个圆的直径之差除以基准面直径 纤芯 包层同心度误差 对于多模光纤 纤芯 包层同心度误差是纤芯中心与包层中心之间的距离除以纤芯直径 对于单模光纤 纤芯 包层同心度误差是纤芯中心与包层中心之间的距离 纤芯 基准面同心度误差 对于多模光纤 纤芯 基准面同心度误差是纤芯中心与基准面中心之间的距离除以纤芯直 径 对于单模光纤 纤芯 基准面同心度误差是纤芯中心与基准面中心之间的距离 全玻璃光纤 纤芯和包层都用多组分玻璃制成的光纤 全石英光纤 纤芯和包层都用多组分石英制成的光纤 全塑光纤 纤芯和包层都用多组分塑料制成的光纤 塑包石英光纤 光纤 具有石英纤芯和塑料包层的光纤 预制棒 可以用来拉制光纤的一种预制件 管棒法 制造光纤的一种方法 这种方法是将一实心棒放在管子中作为预制件 从而使棒和管子一 起被控制拉成光纤 双坩锅法 制造光纤的一种方法 这种方法是使纤芯材料和包层材料分别在两个同心圆的坩锅中溶 化 从双坩锅底部拉出光纤 离子交换法 制造光纤的一种方法 这种方法是通过纤芯 包层界面离子交换来制造渐变型折射率的光 纤 化学气相沉积法 法 制造光纤预制棒的一种方法 这种方法是使气相原料与气体在高温下产生化学反应 其合 成物沉积在衬管内壁 然后熔缩成一根预制棒 气相轴向沉积法 法 制造光纤预制棒的一种方法 这种方法是使气相合成物在轴向沉积生长而形成预制棒 阻挡层 阻止羟基离子扩散进纤芯的沉积层 光纤缓冲层 用来保护光纤以防物理损害的材料结构 一次涂层 预涂覆 直接涂在包层上以保持包层表面完整的一层涂覆层 二次涂层 直接加在一次涂层上以便在光纤成缆时加强保护作用的涂层 传播特性 光 射 线 光的传播路线 其上每一点都与该点辐射能传播方向相切 注 射线的概念是几何光学的基础 两点之间可能存在几条射线 在各向同性的介质中 射线垂直于波前 波前 电磁波在同一时间具有相同相位的所有矢量分量各点的轨迹 平面波 一组波前为平行平面的波 模 模式 麦克斯韦方程组的一族解 表示某一给定空间区域的电磁场 由特定边界条件确定的一族 独立解 干涉 两个或两个以上频率相等或近似相等的相干波叠加时 合成波的振幅在空间或时间上有显 著规律性变化 加强和减弱 的现象 导波 由于界面在法线方向上介质的电磁特性突然或逐渐变化 使能量限制在界面之间或界面附 近的电磁波 注 电磁导波可以包含若干不同的电磁模式 表面波 沿着两种不同介质的界面传播的电磁波 其传播方式取决于表面的几何形状和该表面附近 介质的特性 各向同性 介质的固有特性 介质中每一点上的电磁特性都与传播方向无关 或都与介质中传播的波 的偏振无关 各向异性 介质的固有特性 介质中每一点上的电磁特性都随传播方向不同而不同 或都随在介质中 传播的波的偏振不同而不同 光学轴 各向异性的介质中 正交偏振的两个波具有相同相速度的传播方向 注 应与光纤轴 区别开来 介质的 折射率 真空中的光速与介质中某一点在给定方向上传播的正弦平面波的相速度数值之比 光程长度 折射率 为常数的介质中 几何距离和折射率的乘积 光厚度 均匀各向同性的光学元件物理厚度与其折射率的乘积 吸收 电磁波在传播介质中能量的转换 例如转换成熟能 注 光纤的本征吸收包括紫外吸收和红外吸收 非本征吸收包括 杂质吸收 例如羟基离子吸收和过渡金 属离子吸收 由缺陷引起的吸收 例如由热过程引起的缺陷或暴露于核辐射引起的损伤 微弯 光纤的急弯曲 包括几个微米的局部轴向位移和几毫米空间波长的急弯曲 注 这种弯曲可能是由光纤涂覆 成缆 包装 施工等过程造成的 微弯损耗 光纤中由于微弯引起的损耗 宏弯 光纤轴与直线的任何宏观偏移 宏弯损耗 光纤中由于宏弯引起的损耗 注 宏弯损耗通常可以忽略不计 反射 波在传播过程中到达两种不同介质的界面处改变方向返回原介质的现象 菲涅耳反射 在具有不同折射率的两均匀介质之间的平面界面上 入射光的部分反射 入射角 在入射面或折射面上入射光线与法线之间的夹角 全反射 光以大于临界角的入射角投射到界面时发生的全部反射 临界角 两种折射率不同的均匀介质交界 入射波从具有较大折射率的均匀介质投射到界面时 只 能使波沿着界面折射的最大入射角 注 光从较大折射率 大 的均匀介质中入射到较小折射率 小 的均匀材料界面时 临界角定义为 小 大 当入射角大于临界角时 光被界面全部反射 这就是全内反射 布儒斯特角 光入射到折射率不同的两区域之间的界面上 对电场矢量在传播方向和界面法线所决定的 平面内的光 反射系数为零的入射角 注 对于从介质 到介质 的传播 布儒斯特角为 反射比 在给定波长 偏振和几何分布条件下 反射功率与入射功率之比 注 在光学中常用反射密度或百分比表示 在通信应用中一般用分贝 表示 折射 光束通过两种不同介质之间的界面或通过一种折射率是位置的连续函数的介质 例如折射 率渐变的介质 时产生屈折的现象 双折射 各向同性的介质在同一方向上呈现两种折射率 两种折射率是与正交的偏振相对应的 对 不同的偏振有不同的传播速度 双折射介质 呈现双折射特性的介质 群速度 由两个幅度相同的 频率接近同一极限值的正弦电磁波 叠加得到的信号在介质中一点上 的传播速度 注 群速度的数值等于频率对波长的倒数的导数 在各向同性的介质中 如果相位常数是角频率的线性函数 则群速度等于相速度 每个波导模都有它自己特有的群速度 群折射率 真空中的光速 除以模的群速度 注 对于波长为 的平面波 群折射率与折射率 的关系为 每一个模都具有自己的群折射率 透射比 在给定波长 偏振和几何分布条件下 透射功率与入射功率之比 注 在光学中常用透射密度或百分比表示 在通信应用中一般用分贝 表示 透射密度 透射比倒数的对数 以 为底 反射密度 反射比倒数的对数 以 为底 衍射 由于开孔 障碍物或介质中不均匀的影响使辐射波不按几何光学预示的路线传播的现象 散射 入射波投射到随机分布的微粒或粗糙表面之后 变成向许多方向传播的现象 后向散射 与原传输方向相反的一束散射 瑞利散射 介质中由于材料密度的不均匀或线度小于波长的微粒而引起的光散射 注 瑞利散射功率与波长的四次方成反比 非线性散射 从一个波长变换成另一个或几个波长的散射 注 例如拉曼 散射和布里渊 散射 材料散射 由光纤材料的性质引起的散射 纤维散射 由纤维几何形状和折射率分布的变化引起的散射 传播系数 在导波 平面波或至少在有限空间范围内实际可看做是平面波的传播方向的两点上 其电 磁场矢量的两个规定分量之比的自然对数除以两点间的距离 当距离趋近于零时 该商的 极限值 注 传播系数通常是一个复数量 其量纲是距离的倒数 衰减系数 传播系数的实部 当传输线轴上两点间或波导上两点间距离趋近于零时的衰减的极限值 相移系数 传播系数的虚部 当传输线轴上两点间或波导上两点间距离趋近于零时 场量相位变化的极限值 轴向传播系数 沿光纤轴 在传输方向上 求得的传播系数 模衰减差 光纤各导模的衰减的差值 模时延差 由于光纤各束缚模的群速度不同而引起的模间的传播时延差 平衡模 式 分布 稳态条件 多模光纤中不同模式间的相对功率分布达到与长度无关的状态 稳态长度 平衡模式分布长度 在规定的激励条件下 多模光纤达到平衡模 式 分布所必需的长度 注 当没有规定激励条件时 可按最坏情况取可能最长的长度作为稳态长度 非平衡模 式 分布 在长度短于稳态长度的多模光纤内存在的模 式 分布 模耦合 光纤中各模之间的功率交换 注 诸模间功率的交换可以在传播一称为稳态长度的有限距离后达到统计平衡 耦合模 能量相互交换的模 迅衰场 在特定方向上 场幅度迅速而单调地减小 但没有相移且不是因为吸收引起的 随时间变化 的电磁场 束缚模 光纤中 其场从纤芯向外径向上都是单调地衰减 且没有辐射功率损失的模 注 折射率随着与轴的距离增加而减小 且没有中心折射率凹陷的光纤束缚模 是 值在下列范围的 一种模 式中 轴向传播系数的虚部 相移系数 与轴的距离等于纤芯半径 时的折射率 轴上 的折射率 自由空间的波数 为波长 束缚模相当于几何光学的术语 传导光线 在多模光纤中束缚模的功率主要封闭在纤芯内 横电模 模 电场矢量垂直于传播方向而磁场矢量不垂直于传播方向的模 注 在光纤中 模和 模相当于子午光线 横磁模 模 磁场矢量垂直于传播方向而电场矢量不垂直于传播方向的模 注 在光纤中 模和 模相当于子午光线 横电磁模 模 电场矢量和磁场矢量两者都垂直于传播方向的模 混合模 在传播方向上既有电场矢量分量 也有磁场矢量分量的模 注 这种模相当于斜光线 线偏振 模 弱导光纤具有线偏振的一种模 这种模在传播方向的场分量比垂直于传播方向的场分量 小 非束缚模 不属于束缚模的任何一种模 通常是光纤的漏泄模或辐射模 包层模 由于低折射率介质包围最外包层 而被封闭在包层和纤芯中的模 辐射模 光纤中 处处都从纤芯向外径向传递功率的模 这种模即使波长趋近于零 依然存在 注 辐射模相当于折射光线 漏泄模 隧道漏泄模 光纤中 在有限距离内从纤芯向外径向方向上具有损耗场 但除此距离以外 处处径向传送 功率的模 注 漏泄模相当于漏泄光线 归一化频率 由式 得到的无量纲数 式中 纤芯半径 真空中的波长 纤芯中的最大折射率 均匀包层的折射率 模容量 能在光纤中存在的束缚模的数目 注 对于归一化频率 时 突变型折射率光纤的模容量近似为 指数律分布的光纤模容量近似为 式中 折射率分布参数 归一化频率 模场直径 高斯分布的单模光纤 模场直径是光场幅度分布 处各点所围成圆的直径 也等于光功率 分布 处各点所围成圆的直径 模的 截止波长 自由空间的波长 当大于此波长时给定的束缚模不能在波导中存在 光纤的 截止波长 单模光纤中 大于此波长时二阶 模中止传播 注 其测量值 一般取决于测量条件 特别是样品长度和被测光纤所弯成单圈的半径 轴光线 沿光纤轴传播的光线 傍轴光线 靠近并基本与光纤轴平行的光线 注 因为光纤轴与光线间夹角 很小 在计算时 或 可用 弧度 来代替 子午光线 通过光纤轴的光线 不交轴光线 斜光线 与光纤轴不相交的光线 光纤中的 折射光线 光纤中从纤芯折射入包层的光线 注 折射光线相当于辐射模 漏泄光线 隧道漏泄光线 在光纤中 按几何光学预示能在纤芯边界上产生全部内反射 但由于纤芯边界的弯曲而遭 受损耗的光线 注 漏泄光线相当于漏泄 或隧道漏泄 模 色散 色度色散 传播参数与波长关系的描述 注 色散将引起传输信号的失真 光纤中的色散可能由下列机理引起 材料色散 波导色散 折射率分布色散 材料色散 由于光纤材料折射率随波长而变化引起的色散 材料色散参数 材料色散特性的量 定义为 式中 折射率 群折射率 波长 真空中光速 注 多数的光纤材料 在特定波长 时 为零 此特定波长 一般在 附近 的符号 习惯 上当波长小于 时 取正号 当波长大于 时 取负号 除 情况外 单位长度光纤中材料色散引起的脉冲展宽由 乘以谱线宽度 给出 但要注 意在 时 它与 成正比 折射率分布色散 光纤中由于折射率分布随波长而变化引起的色散 注 折射率分布的变化有两个来源 即相对折射率差的变化和分布参数的变化 折射率分布色散参数 由相对折射率差随波长变化而引起的色散 其量由式 给出 式中 纤芯的最大折射率 对应于 的群折射率 相对折射率差 波导色散 由于光纤几何特性而使信号的相位和群速度随波长变化引起的色散 注 对于光纤 波导色散与比值 相关 这里 是纤芯半径 为波长 脉冲展宽 由于脉冲的宽度增大而产生的脉冲失真 注 脉冲展宽是由于色散造成的 脉冲展宽可以用脉冲响应或半幅值脉宽来规定 多模畸变 模式畸变 多模光纤中由于具有不同特性的多个模的传输而产生的畸变 失真 注 多模畸变是由模时延差和模衰减差造成的 模内畸变 色度畸变 光纤中 一个给定的模内 由色散引起的畸变 失真 发射角 输出角 容纳光纤末端出射光束的某一规定百分比的圆锥顶角之半 注 其锥体通常是由远场辐照度从其最大值下降到某一规定百分比时的角度来确定 或者是在远场中任 一点上能找出规定的总辐射功率的百分比的那个圆锥 接收角 光功率可以耦合进光纤束缚模里去的圆锥顶角之半 注 当光纤芯折射率是半径的函数时 接收角将为芯输入端面上位置的函数 这时可用下式计算 式中 折射率 包层的最小折射率 如果角度超出光纤的接收角 则光功率可以耦合进漏泄模里去 数值孔径 子午光线进入或离开一光学元件或系统的最大圆锥顶角之半的正弦 乘以圆锥顶所在点介 质的折射率 最大理论数值孔径 用纤芯折射率值和包层折射率值计算出来的数值孔径理论值 其计算式为 式中 纤芯的最大折射率 最内层均匀包层的折射率 发射数值孔径 将功率耦合 发射 进入光纤内的光学系统的数值孔径 光纤的 辐射图 以光纤输出端的发射角或位置为自变量的相对功率分布图 近场区 紧靠光源的区域 或者辐射图的孔径随着与光源的距离而变化的区域 近场辐射图 近场图 描述以光纤出射面平面中的位置为自变量的相对发射功率分布图 近场衍射图 菲涅耳衍射图 在近场区中观测到的衍射图 远场区 离光源远的区域 或者辐射图的孔径随着与光源的距离而变化的区域 远场辐射图 远场图 描述以光纤出射面的远场区中的辐射角为自变量的相对辐射功率分布图 远场衍射图 夫琅荷费衍射图 在远场区中观测到的衍射图 稳态辐射图 达到平衡模分布的光纤输出辐射图 有效模容量 近场图的直径 半幅值全宽 与远场图半幅值强度所对的辐射角的正弦的乘积的平方 注 有效模容量与表示多模光纤中的模数的相对功率分布的宽度成正比 光缆 光缆 用单根光纤 多根光纤或光纤束制成的满足光学特性 机械特性和环境性能指标要求的缆 结构 多纤光缆 包含两根或两根以上光纤的光缆 每根光纤传输独立的信号 光缆组件 带有连接器终端的光缆 紧结构光缆 由紧套光纤构成的光缆 松结构光缆 在一槽子或一个管子里松散地装设只有一次涂覆的光纤构成的光缆 带型光缆 缆中光纤编排成扁平带状的光缆 注 大的带型光缆可用两条或多条光纤带叠在一起 然后整个装上外护套制成 带状光缆可以是紧结构的 也可以是松结构的 松管光缆 光纤装在一个或多个管子里的松结构光缆 骨架型光缆 光纤放入圆柱体的沟槽里的松结构的光缆 注 大的骨架型光缆可用两根或多根圆柱单元一起绞合 然后整个装上外护套制成 光纤束 一束无缓冲层的光纤组件 注 通常用于共同传输一个信号 光纤束的 敛集率 光纤束中总的有效纤芯横截面积对光纤束总横截面积之比 光纤束总横截面积通常是指护 套里包括包层和填隙在内的面积 连接器和耦合器等 光纤活动连接器 用作两光纤或两光纤束之间相互传递功率 并可重复地连接与拆开的器件 光纤套管 用来限制光纤或光纤束剥除端的机械紧固装置 通常是一个刚性的管子 典型的做法是将 一束光纤的各根光纤在套管内粘合在一起 而套管的直径是按能获得最大敛集率来设计 的 注 对于特殊的应用 也可用非刚性材料 例如收缩性管材作套管 光纤连接组件 容许两根或多根光纤之间连接的组件 光缆连接组件 容许两条或多条光缆之间连接的组件 光纤接头 使两光纤之间耦合光功率的永久接头 熔接接头 利用局部加热到足以熔融或熔化两段光纤的端头来完成连续 形成一根连续的光纤的永久 接头 机械接头 利用夹具或材料而不是用热熔方法来完成接续的永久接头 尾巴光纤 发射光纤 永久附在元件上 便于元件与另一光纤连接的一段短光纤 注 只有当尾巴光纤是与光源连在一起时 发射光纤与尾巴光纤才是同义词 锥形光纤 横截面尺寸沿着光纤长度逐渐变化的光纤 光纤耦合器 在三个或多个端口之间传递光功率的器件 端口可以接到光纤 光源和检测器等 定向耦合器 具有三个或更多端口的 能从一个或多个输入端口将光功率传递到一个或多个输出端口的 耦合器 星形耦合器 能将光功率从一个或几个输入端口分路给数量较多的输出端口 也可把光功率从几个输入 端口合路给数量较少的输出端口的无源耦合器 形耦合器 连接三个端口的无源耦合器 形耦合器 具有一个输入端和两个输出端的 形耦合器 光合路器 一种把光功率从几个输入端口分配给数量较少的输出端口的无源定向耦合器 分束器 将一束光分离成两束或多束的器件 隔离器 一种二端器件 它对正向与反向传播具有不同的衰减 而且一个方向的衰减比其相反方向 的衰减大许多 注 隔离器常常用来防止反射波沿传输路径返回 滤光器 用来限制光辐射通过它的一种器件 通常用它改变光谱的分布 衍射光栅 一排精细的平行的等间距的反射线或透射线 在由光波长和线间距离决定的方向上会聚衍 射光 衍射的效果是互相加强的 双色滤光器 能把光辐射分隔成两个谱带的滤光器 例如 高通和低通滤光器 双色镜 根据波长有选择地反射某些光的镜子 干涉滤光器 由一层或多层介质薄膜或金属薄膜构成的 并借助干涉效应而工作的滤光器 滤模器 用来接受或衰减某个模或某些模的器件 扰模器 用来促使光纤中诸模之间的功率转换 有效地搅乱模式的器件 注 扰模器常常用以提供一种与光源特性无关的模式分布 包层模剥除器 剥模器 一种促使包层模转换成辐射模的器件 它通常用折射率等于或稍大于光纤包层折射率的材 料构成 减反射膜 涂敷在光学表面上用以减小反射率从而增大透射率的一层或多层介质薄膜或金属薄膜 注 单层薄膜的折射率理想值是薄膜两边折射率乘积的平方根 其理想光学厚度是波长的四分之一 折射率匹配材料 折射率近似等于纤芯折射率的材料 通常是透明的液体和胶粘材料 用来减小光纤端面的 菲涅耳反射 耦合损耗 光从一光学元件耦合到另一光学元件时受到的光功率损耗 注 耦合损耗可以用绝对值来表示 也可用相当于耦合效率的比值 来表示 耦合器损耗 当其他端口被正确终接时 可选择的输入端到输出端的介入损耗 耦合效率 耦合的发送侧光功率与接收侧光功率之比 通常以百分比表示 接头损耗 由光纤接头引起的介入损耗 本征连接损耗 两根光纤连接时 因光纤参数不匹配而引起的光纤本征的光功率耦合损耗 注 引起本征连接损耗的参数是几何尺寸和折射率分布的差异 非本征连接损耗 由于光纤接续不完善而引起的光功率耦合损耗 纵向偏移损耗 光纤接头中由于光纤与光纤对接轴向间隙引起的 或由于光纤与光源或光纤与检测器连接 而纵向偏移最佳校准位置引起的非本征连接损耗 角度未对准损耗 斜接损耗 光纤与光纤 光纤与光源或光纤与检测器最佳校直时由于光轴间有角度偏移而引起的非本 征连接损耗 错位损耗 光纤与光纤 光纤与光源或光纤与检测器连接时 由于横向 侧向 偏离最佳校准位置而引 起的非本征连接损耗 光源和光检测器 自发发射 不管外界类似的辐射是否同时存在 一个量子力学系统的内能从激发能级降到较低能级时 发射的电磁辐射 注 自发发射的例子有 发光二极管的辐射 注入式激光器低于激光阀值的辐射 超发光 超辐射 在增益媒质中自发发射的放大 其特点是有适度的谱线宽度和适度的方向性 注 这个过程通常无正反馈 因而也没有明确的振荡模式 它与激光作用不同 受激发射 受外界辐射能的感应 量子力学系统的内能从激发能级降到较低能级时发射的辐射 它的 频率与外来辐射能的频率相同 注 例如 注入式激光二极管高于激光阈值的辐射就是受激发射 发光二极管 注入电子和 或空穴越过 结时自发发射非相干光辐射的一种 结型半导体器件 面发射发光二极管 垂直于结平面发射的发光二极管 边发射发光二极管 平行于结平面发射的发光二极管 超发光发光二极管 具有放大但反馈不足以产生振荡的发光二极管 激光器 利用外能维持粒子数反转 在光学谐振腔中提供正反馈 通过受激发射并放大而产生相干 光辐射的一种器件 注入式激光二极管 半导体激光器 二极管激光器 利用半导体材料 结制造的一种激光器 多模激光器 同时产生二个或多个模发射的激光器 注入式锁定激光器 发射的强度峰值波长是受另一光源个别光信号的注入所控制的一种激光器 同质结 两个区的掺杂级传导率不同 但原子结构是相同的 半导体结 异质结 两个区的掺杂级传导率不同 原子结构也不同的 半导体结 激活激光介质 激光器里面发射相干光的材料 光谐振腔 由二个或多个反射面构成的有界区域 把构成反射面的这些元件校准以提供多次反射 并 能对某特定的波长产生驻波 辐射率 物体的辐射度与同温度的黑体辐射度之比 注 辐射率是波长和温度的函数 光源效率 光源发射的光功率与输入电功率之比 激光阈值 激光器的输出是由受激发射而不是由自发发射控制时的最低激励输入功率电平 激光二极管的 阈值电流 在半导体激光二极管中 对应于激光阈值的激励电流 强度峰值波长 在给定方向上 光源辐射强度为最大的那个波长 光谱线 发射或吸收波长的一个狭窄范围 它相当于量子力学系统能级转换时发射或吸收的单色辐 射 光谱线宽度 一条谱线的波长范围的量度 线光谱 由一条或多条光谱线组成的光谱 光谱宽度 光谱或光谱特性的波长范围的量度 跳模 激光器中功率从一个模转换 或跳 到另一个模的现象 啁啾 声 光源发射谱线的快速变化 注 这在光源脉冲工作中是最常见的 光检测器 受到光功率照射时产生电信号输出的一种换能器件 光电二极管 在两种半导体之间的 结 或者半导体与金属之间的结的邻近区域 吸收光辐射而产生 光电流的一种光检测器 光电二极管 在 和 掺杂半导体之间夹有一层大的本征材料的 用于检测光辐射的光电二极管 雪崩光电二极管 在加偏压运用下 初始光电流通过电荷载流子累积倍增而得到放大的光电二极管 注 例如反向偏压接近击穿电压时 通过吸收光子产生的电子 空穴对获得足够的能量 当它们与离子碰 撞时将产生新的电子 空穴对 集成接收器 由 光电二极管和场效应晶体管 组合并封装在一个外壳里的光接收器 注 这常常是为了使组合特性比整个组合具有的各个元件分立使用时有所改善而封装起来 光电流 由于光的照射而流过光检测器的电流 暗电流 没有光照时 光检测器内流过的输出电流 量子效率 量子器件的可计数输出基本事件和可计数输入基本事件之比 注 对于半导体光源 量子效率是发射光子数与外加电子数之比 对于光检测器 量子效率是在光电流中 产生的电子数与外加光子数之比 微分量子效率 在量子器件的输出和输入上 可计数的基本事件的特性曲线的斜率 响应度 光检测器的电输出与光输入之比 注 通常以入射光功率每瓦安培 或每瓦伏特 来表示 有时将 灵敏度 用作 响应度 的同义词 那是不确切的 光谱响应度 在给定波长上 每单位波长间隔的响应度 灵敏度 达到规定性能质量所需要的最低功率 注 输出信噪比 误码率等等都是典型的性能的量度 散弹噪声 由于电荷载流子通过表面引起电流起伏而产生的随机噪声 噪声等效功率 已知调制频率 波长和有效噪声带宽情况下 在给定检测器的输出上 信噪比为 的辐射功 率 检测灵敏度 噪声等效功率的倒数 即 归一化检测灵敏度 由公式 定义的量 式中 检测器有效光敏面的面积 有效噪声带宽 集成光路 由有源和无源的电 光和 或 光电元件组成具有信号处理功能的单片的或混合的电路 光纤终端装置 包括一个或多个光 电器件 用来把电信号变换为光信号 和 或 把光信号变换为电信号 能连接到至少一根光纤的一种组件 注 光纤终端装置 常常都具有一个或多个集成光纤连接器或尾巴光纤 发送光纤终端装置 具有一个或多个光输出端的光纤终端装置 接收光纤终端装置 具有一个或多个光输入端的光纤终端装置 测量技术 光纤 光缆 基准测试法 对某一种类光纤或光缆的某一给定特性是严格按照这个特性的定义来测量的 并给出精 确 可重复和与实际使用相一致的结果的测试方法 光纤 光缆 替代测试法 对某一种类光纤或光缆的某一给定特性是以与这个特性的定义在某种意义上一致的方法 来测量的 能给出可重复的并与基准测试法的测量结果和实际使用相符合的测试方法 菲涅耳反射法 通过测量光纤端面上径向各点的反射系数从而测出光纤折射率分布的测量方法 近场扫描法 用连续光源照射光纤输入端面 而在光纤输出端逐点测量输出面上径向各点发射的光 从 而测出光纤折射率分布的测量方法 四同心圆近场样板 适用于光纤近场辐射图 由四个同心圆构成的样板 注 这种样板常被用作为一种简单的方法以对光纤各个几何特性的容许偏差作总的检查 四同心圆折射率样板 适用于光纤折射率分布完整曲线的 由四个同心圆构成的样板 注 这种样板常被用作为一种简单的方法以对光纤各个几何特性的容许偏差作总的检查 剪断法 测量光纤传输特性 例如衰减和带宽 的一种方法 这种方法是进行两次传输测量 一次是 在光纤全长的输出端上测量 另一次是在不改变注入条件下 在接近注入端的一短段剪断 光纤后测量 光时域反射法 后向散射法 靠光脉冲传输通过光纤 测量返回输入端的散射光与反射光的合成光功率的时间函数 从 而测得光纤特性的一种方法 注 这种方法在估算均匀光纤的衰减系数 检查光纤的光学连续性 确定故障点位置以及其他局部损耗是 很有用的 干涉仪 用光波干涉原理进行测量的仪器 切片干涉测量法 使用干涉仪来扫描光纤的薄切片端面 垂直于光纤轴 从而测得光纤折射率分布的方法 横向干涉测量法 把光纤放在干涉仪中 并从横截于光纤轴的方向照亮光纤 用以测量光纤折射率分布的方 法 单色仪 选择光谱某一狭窄部分的仪器 折射近场法 用大数值孔径的单色光锥顶沿光纤输入端面直径进行扫描 并测量其折射光功率的变化 从而测得光纤折射率分布的方法 系统 光纤链 路 由光发射单元 光纤 光接收单元 连接器元件 必要时还有光中继器组成的任何传输链路 光数据总线 使用光纤传输的数据总线 波分复用 在一根光纤内提供按光波长区分开的二个或多个信道 注 波分复用是频分复用 的一种形式 为了避免混淆 使用专门的术语以与光纤线路在一个波长上 可能采用光载基带信号组成的频分复用相区别 光中继器 一种主要包括一个或几个放大器和辅助器件的设备 它的输入和输出都是光信号 插入传 输介质中某一点上使用 光再生中继器 一种用来接收数字信号并能按规定要求再生信号的光纤中继器 受衰减限制的运用条件 光纤线路中限制系统性能的主要机理是接收光功率的大小 受带宽限制的运用条件 光纤线路中限制系统性能的主要失真机理是系统带宽 受失真限制的运用条件 光纤线路中限制系统性能的主要机理是任何种类的失真 受量子噪声限制的运用条件 光纤线路中限制系统性能的主要机理是量子噪声 模式噪声 斑点噪声 光纤系统中由模衰减差和诸束缚模之间光能分布起伏或相对相位波动共同影响而产生的 噪声 附 录 中 文 索 引 参考件 暗电流 凹陷包层 半导体激光器 斑点噪声 半幅值脉宽 半幅值全宽 傍轴光线 包层 包层不圆度 包层模 包层模剥除器 包层容差区 包层直径 包层直径容差 包层中心 本征连接损耗 边发射发光二极管 表面波 波导色散 波动光学 波分复用 薄膜波导 剥模器 波前 部分相干 不交轴光线 布儒斯特角 材料散射 材料色散 材料色散参数 超发光 超发光发光二极管 超辐射 冲激响应 传播系数 传递函数 传输窗口 光通路的 传输损耗 磁光效应 错位损耗 光纤的 带宽 带型光缆 单模光纤 单色辐射 单色仪 导波 等效突变型折射率差 等效突变型折射率分布 电磁辐射 电光效应 电致发光 定向耦合器 多模光纤 多模畸变 多模激光器 多纤光缆 二次涂层 二极管激光器 发光二极管 发射光纤 发射角 发射数值孔径 发送光纤终端装置 反射 反射比 反射密度 非本征连接损耗 菲涅尔反射 菲涅耳反射法 菲涅耳衍射图 非平衡模式分布 非束缚膜 非线性散射 非相干辐射 非相干性 分束器 夫朗荷费衍射图 辐射率 辐射功率 辐射率 辐射模 辐射能量 辐射强度 辐射通量 光纤的 辐射图 辐照度 辐照功率密度 干涉 干涉滤光器 干涉仪 高斯光束 高斯脉冲 隔离器 各向同性 各向异性 骨架型光缆 管棒法 光 光波导 光程长度 光电 的 光电导性 光电二极管 光电二极管 光电发射效应 光电流 光电效应 光辐射 光功率 光合路器 光厚度 光激活材料 光检测器 光缆 光缆连接组件 光缆组件 光亮度 光谱 光谱窗口 光谱辐照度 光谱宽度 光谱亮度 光谱线 光谱线宽度 光谱响应度 光强 光生伏打效应 光时域反射法 光数据总线 光束直径 光通量 光 射 线 光纤 光纤缓冲层 光纤活动连接器 光纤接头 光纤链 路 光纤连接组件 光纤耦合器 光纤束 光纤套管 光纤终端装置 光纤轴 光谐振腔 光学轴 光源效率 光再生中继器 光中继器 光子 光子噪声 归一化检测灵敏度 归一化频率 横磁模 横电磁模 横电模 横向干涉测量法 红外辐射 宏弯 宏弯损耗 后向散射 后向散射法 化学气相沉积法 混合模 信号 畸变 集成光路 基带传递函数 基带响应函数 激光器 激光阈值 几何光学 激活激光介质 机械接头 光纤 光缆 基准测试法 光纤的 基准面 基准面不圆度 基准面容差区 基准面直径 基准面直径容差 基准面中心 渐变型光纤 渐变型折射率分布 检测灵敏度 剪断法 减反射模 角度未对准损耗 光学元件的 介入损耗 接收光纤终端装置 接收角 接头损耗 模的 截止波长 光纤的 截止波长 近场辐射图 近场区 近场扫描法 近场图 近场衍射图 紧结构光缆 均匀包层 可见辐射 空间相干 朗伯反射器 朗伯辐射体 朗伯光源 朗伯余弦定律 离子交换法 光纤束的 敛集率 亮度守恒 量子效率 量子噪声 临界角 灵敏度 漏泄光线 漏泄模 滤光器 滤模器 脉冲展宽 面发射发光二极管 模 模场直径 模内畸变 模耦合 模容量 模式畸变 模时延差 模式噪声 模衰减差 内光电效应 耦合模 耦合器损耗 耦合损耗 耦合效率 集成接收器 抛物线型分布 匹配包层 频率响应 平衡模 式 分布 平衡模式分布长度 平均包层直径 平均基准面直径 平均纤芯直径 平面波 平行校正 气相轴向沉积法 强度 强度峰值波长 切片干涉测量法 全玻璃光纤 全反射 全石英光纤 全塑光纤 群速度 群折射率 扰模器 熔接接头 熔融硅石 熔融石英 入射角 瑞利散射 弱导光纤 散射 散弹噪声 色度畸变 色度色散 色散 射线光学 声光效应 时间相干 信号 失真 受带宽限制的运用条件 受激发射 受量子噪声限制的运用条件 受失真限制的运用条件 受衰减限制的运用条件 输出角 束缚模 光 束宽 度 束散 数值孔径 衰减 衰减系数 双坩锅法 双色镜 双色滤光镜 双折射 双折射介质 四同心圆近场样板 四同心圆折射率样板 松管光缆 松结构光缆 塑包石英光纤 隧道漏泄光线 隧道漏泄膜 损耗 模 模 形耦合器 光纤 光缆 替代测试法 跳模 同质结 透明硅石 透射比 透射密度 突变型光纤 突变型折射率分布 外光电效应 尾巴光纤 微分量子效率 微弯 微弯损耗 稳态长度 稳态辐射图 稳态条件 物理光学 吸收 线光谱 线偏振模 纤芯 纤芯 包层同心度误差 纤芯不圆度 纤芯 基准面同心度误差 纤芯容差区 纤芯直径 纤芯直径容差 纤芯中心 纤维光学 纤维散射 相对折射率差 相干 性 相干长度 相干的 相干度 相干辐射 相干时间 相干区 相位系数 响应度 斜光线 斜接损耗 芯区 星形耦合器 雪崩光电二极管 迅衰场 形耦合器 衍射 衍射光栅 一次涂层 异质结 有效模容量 余弦发射定律 预制棒 激光二极管的 阈值电流 远场区 远场图 远场辐射图 远场衍射图 噪声等效功率 折射 光纤中的 折射光线 折射近场法 介质的 折射率 折射率凹陷 折射率分布 图 折射率分布参数 折射率分布色散 折射率分布色散参数 折射率匹配材料 指数律折射率分布 轴光线 啁啾 声 轴向传播系数 注入式激光二极管 注入式锁定激光器 准直 锥形光纤 自发发射 紫外辐射 子午光线 阻挡层 最大理论数值孔径 纵向偏移损耗 附 录 英 文 索 引 参考件 附加说明 本标准由中华人民共和国邮电部提出 本标准由邮电部电信传输研究所归口 本标准由邮电部邮电工业标准化研究所负责起草 本标准主要起草人白崇恩 张永禄 郑培英 本标准是根据国际电工词汇 光纤通信 制订的 其内容和词条编号 与其基本一致