光纖、光纜介紹

一、光纖
1、概述光纖和同軸電纜相似，只是沒有網(wǎng)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5mm~50mm，
大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。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(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保護(hù)封套。
光纖通常被扎成束，外面有外殼保護(hù)。 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(zhì)地脆,易斷
裂,因此需要外加一保護(hù)層。其結(jié)構(gòu)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(shù)類
　　傳輸點模數(shù)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?shù)墓饫w。 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
　　射率都是一個常數(shù)。 在纖芯和保護(hù)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(guī)律減小, 在纖芯與保護(hù)層交界處減小為保護(hù)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(tǒng)很容易。
　　第二，可以用機(jī)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(jié)合處來調(diào)整，以使信號達(dá)到最大。機(jī)械結(jié)合需要訓(xùn)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(jié)合處都有反射，并且反射的能量會和信號交互作用。
　 4、發(fā)送和接收
有兩種光源可被用作信號源：發(fā)光二極管LED(light-emitting diode)和半導(dǎo)體激光ILD(injection laser
diode)。它
們有著不同的特性。
　　光纖的接收端由光電二極管構(gòu)成，在遇到光時，它給出一個點脈沖。光電二極管的響應(yīng)時間一般為1n
s， 這就是
把數(shù)據(jù)傳輸速率限制在1Gb/s內(nèi)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(qiáng)，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(fā)光二極管或激光二極
管（用于發(fā)
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(zhuǎn)變成電信號，如果信號已經(jīng)
減弱，則
重新放大到最強(qiáng)度， 然后轉(zhuǎn)變成光再發(fā)送出去。 連接計算機(jī)的是一根進(jìn)入信號再生器的普通銅線?，F(xiàn)在
已有了純粹
的光中繼器，這種設(shè)備不需要光電轉(zhuǎn)換，因而可以以非常高的帶寬運(yùn)行。
　 二、光纜
　　光導(dǎo)纖維是一種傳輸光束的細(xì)微而柔韌的媒質(zhì)。光導(dǎo)纖維電纜由一捆纖維組成,簡稱為光纜。 光纜是
數(shù)據(jù)傳輸中
最有效的一種傳輸介質(zhì),它有以下幾個優(yōu)點:
　(1)頻帶較寬。
　(2)電磁絕緣性能好。光纖電纜中傳輸?shù)氖枪馐?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
它適用于長距離的信息傳輸以及要求高度安全的場合。當(dāng)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(fā)信號。
　(3)衰減較小。可以說在較長距離和范圍內(nèi)信號是一個常數(shù)。
　(4)中繼器的間隔較大,因此可以減少整個通道中繼器的數(shù)目,可降低成本。根據(jù)貝爾實驗室的測試, 當(dāng)數(shù)
據(jù)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(zhì)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(lián)多個小型機(jī)的應(yīng)用中,必須考慮光纖的單向特性,如果要進(jìn)行雙向通
信,那么就
應(yīng)使用雙股光纖。 由于要對不同頻率的光進(jìn)行多路傳輸和多路選擇,因此在通信器件市場上又出現(xiàn)了光學(xué)
多路轉(zhuǎn)換器
。 在普通計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中安裝光纜是從用戶設(shè)備開始的。因為光纜只能單向傳輸。為了實現(xiàn)雙向通信,光纜
就必需成對
出現(xiàn),一個用于輸入, 一個用于輸出。光纜兩端接光學(xué)接口器。
　　安裝光纜需格外謹(jǐn)慎。連接每條光纜時都要磨光端頭,通過電燒烤或化學(xué)環(huán)氯工藝與光學(xué)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(zhì)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(tǒng)及其構(gòu)成
　1、光纖通信系統(tǒng)
　　光纖通信系統(tǒng)是以光波為載體、光導(dǎo)纖維為傳輸媒體的通信方式,起主導(dǎo)作用的是光源、光纖、光發(fā)送
機(jī)和光接收
機(jī)。
　光源是光波產(chǎn)生的根源。 　光纖是傳輸光波的導(dǎo)體。 　光發(fā)送機(jī)的功能是產(chǎn)生光束,將電信號轉(zhuǎn)變成光
信號,再把
光信號導(dǎo)入光纖。 　光接收機(jī)的功能負(fù)責(zé)接收從光纖上傳輸?shù)墓庑盘?并將它轉(zhuǎn)變成電信號,經(jīng)解碼后再作
相應(yīng)處理。
　 2、組成
　光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖3所示:
光纖通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點有: (1) 傳輸頻帶寬,通信容量大。 (2)線路損耗低,傳輸距離遠(yuǎn)。 (3)抗干擾能
力強(qiáng),應(yīng)用范
圍廣。 (4)線徑細(xì),重量輕。 (5)抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)。 (6)光纖制造資源豐富。