光纖、光纜

      一、光纖
1、概述 
光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。
在多模光纖中，芯的直徑是15mm~50mm， 大致與人的頭發的粗細相當。
而單模光纖芯的直徑為8mm~10mm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻
璃封套， 以使光纖保持在芯內。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保
護封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護。 纖芯通常是由石英玻璃
制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質地脆,易斷裂,因此需要外
加一保護層。其結構如圖1所示。 
陸地上的光纖通常埋在地下1米處，有時會受到地下小動物的破壞。在靠近海岸的地方，越洋光纖外殼被埋在溝
里。 在深水中，它們處于底部，極有可能被魚類咬壞或被漁船撞壞。 
2、分類 
光纖主要分以下兩大類:
1）傳輸點模數類
傳輸點模數類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小, 在給
定的工作波長上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上,能以多個模式同
時傳輸的光纖。 與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差。
2)折射率分布類
折射率分布類光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護層的折射率都是一個常數。
在纖芯和保護層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規律減小, 在纖
芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。纖芯的折射率的變化近似于拋物線。折射率分布類光纖光束傳輸如圖2
所示。 
3、連接方式 
光纖有三種連接方式。首先，可以將它們接入連接頭并插入光纖插座。連接頭要損耗10%到20%的光，但是它使重新
配置系統很容易。
第二，可以用機械方法將其接合。方法是將兩根小心切割好的光纖的一端放在一個套管中，然后鉗起來。 可以讓
光纖通過結合處來調整，以使信號達到最大。機械結合需要訓練過的人員花大約5分鐘的時間完成，光的損失大約
為10%。
第三，兩根光纖可以被融合在一起形成堅實的連接。融合方法形成的光纖和單根光纖差不多是相同的，但也有一點
衰減。 對于這三種連接方法，結合處都有反射，并且反射的能量會和信號交互作用。
4、發送和接收
有兩種光源可被用作信號源：發光二極管LED(light-emitting diode)和半導體激光ILD(injection laser diod
e)。它們有著不同的特性，如下表。 
光纖的接收端由光電二極管構成，在遇到光時，它給出一個點脈沖。光電二極管的響應時間一般為1ns， 這就是把
數據傳輸速率限制在1Gb/s內的原因。熱噪聲也是個問題，因此光脈沖必須具有足夠的能量以便被檢測到。 如果脈
沖能量足夠強，則出錯率可以降到非常低的水平。 
5、接口
目前使用的接口有兩種。無源接口由兩個街頭熔于主光纖形成。接頭的一端有一個發光二極管或激光二極管（用于
發送）。 另一端有一個光電二極管（用于接收）。接頭本身是完全無源的，因而是非常可靠的。
另一種接口被稱作有源中繼器(active repeater)。輸入光在中繼器中被轉變成電信號，如果信號已經減弱，則重
新放大到最強度， 然后轉變成光再發送出去。 連接計算機的是一根進入信號再生器的普通銅線。現在已有了純粹
的光中繼器，這種設備不需要光電轉換，因而可以以非常高的帶寬運行。
二、光纜
光導纖維是一種傳輸光束的細微而柔韌的媒質。光導纖維電纜由一捆纖維組成,簡稱為光纜。 光纜是數據傳輸中最
有效的一種傳輸介質,它有以下幾個優點:
(1)頻帶較寬。
(2)電磁絕緣性能好。光纖電纜中傳輸的是光束,由于光束不受外界電磁干擾與影響,而且本身也不向外輻射信號,
因此它適用于長距離的信息傳輸以及要求高度安全的場合。當然,抽頭困難是它固有的難題,因為割開的光纜需要再
生和重發信號。
(3)衰減較小。可以說在較長距離和范圍內信號是一個常數。
(4)中繼器的間隔較大,因此可以減少整個通道中繼器的數目,可降低成本。根據貝爾實驗室的測試, 當數據的傳輸
速率為420Mbps且距離為119公里無中繼器時,其誤碼率為10—8,可見其傳輸質量很好。
而同軸電纜和雙絞線每隔幾千米就需要接一個中繼器。 
在使用光纜互聯多個小型機的應用中,必須考慮光纖的單向特性,如果要進行雙向通信,那么就應使用雙股光纖。 由
于要對不同頻率的光進行多路傳輸和多路選擇,因此在通信器件市場上又出現了光學多路轉換器。 在普通計算機網
絡中安裝光纜是從用戶設備開始的。因為光纜只能單向傳輸。為了實現雙向通信,光纜就必需成對出現,一個用于輸
入, 一個用于輸出。光纜兩端接光學接口器。
安裝光纜需格外謹慎。連接每條光纜時都要磨光端頭,通過電燒烤或化學環氯工藝與光學接口連在一起,確保光通道
不被阻塞。 光纖不能拉得太緊,也不能形成直角。
光纖的類型由模材料(玻璃或塑料纖維)及芯和外層尺寸決定,芯的尺寸大小決定光的傳輸質量。常用的光纖纜有:
8.3μm 芯、125μm 外層、單模。 
62.5μm 芯、125μm外層、多模。 
50μm 芯、125μm外層、 多模。 
100μm 芯、140μm外層、多模。 
三、 光纖通信系統及其構成
1、光纖通信系統
光纖通信系統是以光波為載體、光導纖維為傳輸媒體的通信方式,起主導作用的是光源、光纖、光發送機和光接收
機。
光源是光波產生的根源。 
光纖是傳輸光波的導體。 
光發送機的功能是產生光束,將電信號轉變成光信號,再把光信號導入光纖。 
光接收機的功能負責接收從光纖上傳輸的光信號,并將它轉變成電信號,經解碼后再作相應處理。 
2、組成
光纖通信系統的基本構成如圖3所示:
光纖通信系統的主要優點有: 
(1)傳輸頻帶寬,通信容量大。
(2)線路損耗低,傳輸距離遠。
(3)抗干擾能力強,應用范圍廣。
(4)線徑細,重量輕。
(5)抗化學腐蝕能力強。
(6)光纖制造資源豐富。 
在網絡工程中,一般用62.5μm/125μm規格的多模光纖,有時也用100μm/125μm和100μm/140μm規格的光纖。 戶
外布線大于2公里時可選用單模光纖。在進行綜合布線時需要了解的光纖的一些基本特性, 現以AMP(安普)公司的光
纖線纜產品為例說明。表1和表2分別為光纖性能指標和使用溫度范圍。 
為了便于閱讀以下的表格,先對直徑、重量、拉力、彎曲半徑作如下解釋: 
直徑:單位用mm表示。 
重量:用kg/km表示。 
拉力:拉力單位用N(牛頓)。對拉力分兩種情況說明:安裝時最大為2700N;安裝后,即長期為440N; 
彎曲半徑:指光纜安裝拐彎時的彎曲半徑。 
四、光纜的種類和機械性能
1. 單芯互聯光纜
(1) 應用范圍 
跳線。 
內部設備連接。 
通信柜配線面板。 
墻上出口到工作站的連接?/li> 
·水平拉線,直接端接。 
適用于使用環氧樹脂或LIGHTCRIMP連接頭端接。 
(2)性能優點
高性能的單模和多模光纖符合所有的工業標準。 
900μm緊密緩沖外衣易于連接與剝除。 
Aramid抗拉線增強組織,提高了對光纖的保護。 
UL/CSA驗證符合OFNR和OFNP性能要求。 
設計和測試均根據Bellcore GR-409-CORE及IEC793-1/794-1標準。 
擴展級別62.5/125符合ISO/IEC 11801:1995標準。 
互聯光纜單芯物理結構如圖4所示。 
2.雙芯互聯光纜
(1)應用范圍
交連跳線。 
水平走線直接端接。 
光纖到桌。 
通信柜配線面板。
墻上出口到工作站的連接。 
適用于使用環氧樹脂或LIGHTCRIMP連接頭端接。 
(2)性能與特點
光纖之間易于區分。 
高性能的單模和多模光纖符合所有的工業標準。 
900μm緊密緩沖外衣易于連接與剝除。 
Aramid抗拉線增強組織提高了對光纖的保護。 
UL/CSA驗證符合OFNR和OFNP性能要求。 
設計和測試均根據Bellcore GR-409-CORE及IEC793-1/794-1標準。 
擴展級別62.5/125符合ISO/IEC 11801:1995標準。 
互聯光纜雙芯物理結構如圖5所示。4芯光纜的物理結構如圖6所示。互聯光纜的機械性能如表3所示。 
3.分布式光纜
(1)應用范圍 
多點信息口水平布線。
垂直布線。 
大樓內主干布線。 
從設備間到無源跳線間的連接。 
從主干分支到各樓層應用。 
適用于膠水型光纖連接頭以及LIGHTCRIMP光纖頭端接。 
(2)性能與特點
高性能的單模和多模光纖符合所有的工業標準。 
900μm緊密緩沖外衣易于連接與剝除。 
按照EZA標準色碼標識。 
UL/CSA驗證符合OFNR和OFNP性能要求。 
設計和測試均根據Bellcore GR-409-CORE及IEC793-1/794-1標準。 
擴展級別62.5/125符合ISO/IEC 11801:1995標準。 
防護網可抵擋尖銳物損傷。 
分布式光纜分多單元分散型12芯光纜和多單元分散型24～72芯兩種,其物理結構如圖7所示。 
分布式光纜的機械性能如表4所示。 
表4 分布式光纜的機械性能
4.分散式光纜
(1)應用范圍 
分散光纜組合。 
多根光纖交插連接,結構堅固。 
·水平光纖到多站點出口,端接簡單、直接。 ·適于環氧樹脂光纖連接頭以及LIGHTCRIMP光纖頭直接端接。 
(2)性能與特點
高性能的單模和多模光纖符合所有的工業標準。 
900μm緊密緩沖外衣易于連接與剝除。 
2.4mm獨立光纖輔單元,允許帶套連接頭端接。 
UL/CSA驗證符合OFNR和OFNP性能要求。 
設計和測試均根據Bellcore GR-409-CORE及IEC793-1/794-1標準。 
擴展級別62.5/125符合ISO/IEC 11801:1995標準。 
走線方式高度靈活。 
Aramid抗拉線增強組織提高了對光纖的保護。 
分散式光纜有4芯、6芯、8芯、12芯。它的物理結構如圖8所示，機械性能如表5所示。 
5.室外光纜4～12芯鎧 裝型與全絕緣類型
(1)應用范圍 
園區中樓宇之間的連接。 
長距離網絡。 
主干線系統。 
本地環路和支路網絡。 
嚴重潮濕、溫度變化大的環境。 
架空連接(和懸纜線一起使用)、地下管道或直埋、懸吊纜/服務纜。 
(2)性能與特點
高性能的單模和多模光纖符合所有的工業標準。 
900μm緊密緩沖外衣易于連接與剝除。 
套管內具有獨立TIA彩色編碼的光纖。
輕質的單通道結構節省了管內空間,管內灌注防水凝膠,以防止水滲入。 
設計和測試均根據Bellcore GR-20-CORE標準。 
擴展級別62.5/125符合ISO/IEC 11801:1995標準。 
Aramid抗拉線增強組織提高了對光纖的保護。 
聚乙烯外衣對紫外線或惡劣的室外環境有保護作用。 
低磨擦的外皮使之可輕松穿過管道,完全絕緣或鎧裝結構,撕剝繩使剝離外表更方便。 
室外光纜有4芯、6芯、8芯、12芯,又分鎧裝和全絕緣型,其物理結構如圖9所示，其機械性能如表6所示。
6.室外光纜24～144芯鎧裝類型與全絕緣類型
(1)應用范圍 
園區中樓宇之間的連接。 
長距離網絡。 
主干線系統。 
本地環路和支路網絡。 
嚴重潮濕、溫度變化大的環境。 
架空連接(和懸纜線一起使用)、地下管道或直埋。 
(2)性能與特點
高性能的單模和多模光纖符合所有的工業標準。 
絕緣結構可避免雷擊。 
套管內具有獨立TIA彩色編碼的光纖。 
輕質的單通道結構節省了管內空間,管內灌注防水凝膠,以防止水滲入,注膠芯完全由聚脂帶包裹。 
設計和測試均根據Bellcore GR-20-CORE標準。 
擴展級別62.5/125符合ISO/IEC 11801:1995標準。 
Aramid抗拉線增強組織性能,提高對光纖的保護。 
聚乙烯外衣在紫外線或惡劣的室外環境下有保護作用。 
低磨擦的外皮使之可輕松穿過管道,完全絕緣或鎧裝結構,撕剝繩使剝離外表更方便。 
室外光纜24～144芯光纜分全絕緣和鎧裝,規格有24、36、48、60、72、96、144芯7種, 其物理結構如圖10所示，其
機械性能如表7所示。 
7.單管全絕緣型室內/室外光纜
(1)應用范圍 
在不需任何互聯設備情況下,由戶外延伸到戶內,線纜具有阻燃特性。 
園區中樓宇之間的互連。 
本地線路和支路網絡。 
嚴重潮濕、溫度變化極大的環境。 
架空連接(和懸纜線一起使用時)。 
地下管道或直埋。 
·懸吊纜/服務纜。 
(2)性能與特點
高性能的單模和多模光纖符合所有的工業標準。 
LSZH的設計符合低毒、無煙的要求。 
套管內具有獨立TIA彩色編碼的光纖。 
輕質的單通道結構節省了管內空間,管內灌注防水凝膠,以防止水滲入,注膠芯完全由聚脂帶包裹。 
設計和測試均根據Bellcore GR-20-CORE標準。 
擴展級別62.5/125符合ISO/IEC 11801:1995標準。 
Aramid抗拉線增強組織提高對了光纖的保護。 
聚乙烯外衣在紫外線或惡劣的室外環境下有保護作用。
低磨擦的外皮使之可輕松穿過管道,完全絕緣或鎧裝結構,撕剝繩使剝離外表更方便。 
室內/室外光纜有4芯、6芯、8芯、12芯、24芯、32芯,其物理結構如圖11所示，其機械性能如表8所示。 
在進行綜合布線時,應根據實際應用情況,參考光纜的應用范圍和機械性能指標,選擇合適的光纜產品。