?一路通光纖和光纜的區(qū)別

光纖的分類
(1)按照傳輸模式來(lái)劃分光纖中傳播的模式就是光纖中存在的電磁波場(chǎng)場(chǎng)型,或者說(shuō)是光場(chǎng)場(chǎng)形(HE).各種場(chǎng)形都是光波導(dǎo)中經(jīng)過(guò)多次的反射和干涉的結(jié)果.各種模式是不連續(xù)的離散的.由于駐波才能在光纖中穩(wěn)定的存在,它的存在反映在光纖橫截面上就是各種形狀的光場(chǎng),即各種光斑.若是一個(gè)光斑,我們稱這種 光纖為單模光纖, 若為兩個(gè)以上光斑,我們稱之為多模光纖.· 單模光纖(Single-Mode) 單模光纖只傳輸主模,也就是說(shuō)光線只沿光纖的內(nèi)芯進(jìn)行傳輸.由于完全避免了模式射散使得單模光纖的· 傳輸頻帶很寬因而適用與大容量,長(zhǎng)距離的光纖通迅.單模光纖使用的光波長(zhǎng)為1310nm或1550 nm.如圖1單模纖光線軌跡圖. · 多模光纖(Multi-Mode) 在一定的工作波長(zhǎng)下(850nm/1300nm),有多個(gè)模式在光纖中傳輸,這種光纖稱之為多模光纖.由于色散或像差,· 因此,這種光纖的傳輸性能較差頻帶比較窄,傳輸容量也比較小,距離比較短.
2)按照纖芯直徑來(lái)劃分· 50/125(μm)緩變型多模光纖 · 62.5/125(μm)緩變?cè)鰪?qiáng)型多光纖 · 8.3/125(μm)緩變型單模光纖 備注:50/62.5/8.3(μm)均為光纖光芯直徑數(shù),125(μm)均為光纖玻璃包層的直徑數(shù).
(3)按照光纖芯的折射率分布來(lái)劃分 階越型光纖(Step index fiber),簡(jiǎn)稱SIF;· 梯度型光纖(Graded index fiber),簡(jiǎn)稱GIF; · 環(huán)形光纖(ring fiber); · W形光纖 備注:50/62.5/8.3(μm)均為光纖的光芯直徑數(shù),125(μm)均為光纖玻璃包層的直徑數(shù).
2.光纜
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖傳輸系統(tǒng)是通過(guò)光纜進(jìn)行連接.光纜可包含1根光纖(有時(shí)稱單纖)或2根光纖(有時(shí)稱雙纖),或者甚至更多(48纖,1000纖)
光纖的誕生
人類從未放棄過(guò)對(duì)理想光傳輸介質(zhì)的尋找,經(jīng)過(guò)不懈的努力,人們發(fā)現(xiàn)了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光.這種玻璃絲叫做光學(xué)纖維,簡(jiǎn)稱"光纖". 人們用它制造了在醫(yī)療上用的內(nèi)窺鏡,例如做成胃鏡,可以觀察到距離一米左右的體內(nèi)情況.但是它的衰減損耗很大,只能傳送很短的距離.光的損耗程度是用每千米的分貝為單位來(lái)衡量的.直到20世紀(jì)60年代,最好的玻璃纖維的衰減損耗仍在每公里1000分貝以上.每公里1000分貝的損耗是什么概念呢 每公里10分貝損耗就是輸入的信號(hào)傳送1公里后只剩下了十分之一,20分貝就表示只剩下百分之一,30分貝是指只剩千分之一……1000分貝的含意就是只剩下億百分之一,是無(wú)論如何也不可能用于通信的.因此,當(dāng)時(shí)有很多科學(xué)家和發(fā)明家認(rèn)為用玻璃纖維通信希望渺茫,失去了信心,放棄了光纖通信的研究.
激光器和光纖的發(fā)明,使人們看到了光通信的曙光.而要實(shí)現(xiàn)光纖通信,還需要在激光器和光纖的性能上有重大的突破.但是在這兩方面的突破遇到了許多困難,尤其是光纖的損耗要達(dá)到可用于通信的要求,從每千米損耗1000分貝降低到20分貝似乎不太可能,以致很多科學(xué)家對(duì)實(shí)現(xiàn)光纖通信失去了信心.就在這種情況下,出生于上海的英藉華人高錕(K.C.Kao)博士,通過(guò)在英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)室所作的大量研究的基礎(chǔ)上,對(duì)光波通信作出了一個(gè)大膽的設(shè)想.他認(rèn)為,既然電可以沿著金屬導(dǎo)線傳輸,光也應(yīng)該可以沿著導(dǎo)光的玻璃纖維傳輸.1966年7月,高錕就光纖傳輸的前景發(fā)表了具有重大歷史意義的論文,論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因,大膽地預(yù)言,只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì),就有可能使光纖的損耗從每公里1000分貝降低到20分貝/公里,從而有可能用于通信.這篇論文使許多國(guó)家的科學(xué)家受到鼓舞,加強(qiáng)了為實(shí)現(xiàn)低損耗光纖而努力的信心.
世界上第一根低損耗的石英光纖――1970年,美國(guó)康寧玻璃公司的三名科研人員馬瑞爾,卡普隆,凱克成功地制成了傳輸損耗每千米只有20分貝的光纖.這是什么概念呢 用它和玻璃的透明程度比較,光透過(guò)玻璃功率損耗一半(相當(dāng)于3分貝)的長(zhǎng)度分別是:普通玻璃為幾厘米,高級(jí)光學(xué)玻璃最多也只有幾米,而通過(guò)每千米損耗為20分貝的光纖的長(zhǎng)度可達(dá)150米.這就是說(shuō),光纖的透明程度已經(jīng)比玻璃高出了幾百倍!在當(dāng)時(shí),制成損耗如此之低的光纖可以說(shuō)是驚人之舉,這標(biāo)志著光纖用于通信有了現(xiàn)實(shí)的可能性.
光纖理論與光纖結(jié)構(gòu)
一.光及其特性:
1. 光是一種電磁波.可見(jiàn)光部分波長(zhǎng)范圍是: 390~760nm(毫微米).大于760nm部分是紅外光,小于390nm部分是紫外光.光纖中應(yīng)用的是:850,1300,1550三種.
2.光的折射,反射和全反射.
因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí),在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射.而且,折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化.當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度時(shí), 折射光會(huì)消失, 入射光全部被反射回來(lái),這就是光的全反射.不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的(即不同的物質(zhì)有不同的光折射率),相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同.光纖通訊就是基于以上原理而形成的.
二.光纖結(jié)構(gòu)及種類:
1.光纖結(jié)構(gòu):
光纖裸纖一般分為三層: 中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中 間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強(qiáng)用的樹(shù)脂涂層.
2.數(shù)值孔徑:
入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸,只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以.這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑.光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的.不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同(AT&TCORNING). 3.光纖的種類:
A. 按光在光纖中的傳輸模式可分為: 單摸光纖和多模光纖.
多模光纖:中心玻璃芯教粗(50或62.5μm),可傳多種模式的光.但其模間色散較大,這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率,而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重.例如:600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了.因此,多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近,一般只有幾公里.單模光纖:中心玻璃芯教細(xì)(芯徑一般為9或10μm),只能傳一種模式的光.因此,其模間色散很小,適用于遠(yuǎn)程通訊,但其色度色散起主要作用,這樣單模 光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求, 即譜寬要窄,穩(wěn)定性要好.
B.按最佳傳輸頻率窗口分:常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖.
常規(guī)型:光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上,如1300μm.
色散位移型:光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上,如:1300μm和1550μm.
C.按折射率分布情況分:突變型和漸變型光纖.
突變型:光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的.其成本低,模間色散高.適用于短途低速通訊,如:工控.但單模光纖由于模間色散很小,所以單模光纖都采用突變型.
漸變型光纖:光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小,可使高模光按正弦形式傳播,這能減少模間色散,提高光纖帶寬,增加傳輸距離,但成本較高,現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖. 4.常用光纖規(guī)格:
單模: 8/125μm, 9/125μm , 10/125μm
多模: 50/125μm 歐洲標(biāo)準(zhǔn) , 62.5/125μm 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
工業(yè),醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò): 100/140μm, 200/230μm
塑料: 98/1000μm 用于汽車控制.
三.光纖制造與衰減:
1.光纖制造:
現(xiàn)在光纖制造方法主要有:管內(nèi)CVD(化學(xué)汽相沉積)法,棒內(nèi)CVD法,PCVD(等離子體化學(xué)汽相沉積)法和VAD(軸向汽相沉積)法.
2.光纖的衰減:
造成光纖衰減的主要因素有: 本征,彎曲,擠壓,雜質(zhì),不均勻和對(duì)接等.
本征: 是光纖的固有損耗,包括:瑞利散射,固有吸收等.
彎曲: 光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉,造成的損耗.
擠壓: 光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗.
雜質(zhì): 光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光,造成的損失.
不均勻: 光纖材料的折射率不均勻造成的損耗.
對(duì)接: 光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗,如:不同軸(單模光纖同軸度要求小于0.8μm),端面與軸心不垂直,端面不平,對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等.
四.光纖的優(yōu)點(diǎn):
1. 光纖的通頻帶很寬.理論可達(dá)30億兆赫茲.
2. 無(wú)中繼段長(zhǎng).幾十到100多公里,銅線只有幾百米.
3. 不受電磁場(chǎng)和電磁輻射的影響.
4. 重量輕,體積小.例如:通2萬(wàn)1千話路的900對(duì)雙絞線,其直徑為3英寸,重量8 噸/KM.而通訊量為其十倍的光纜直徑為0.5英寸,重量450P/KM.
5. 光纖通訊不帶電,使用安全可用于易燃,易暴場(chǎng)所.
6. 使用環(huán)境溫度范圍寬.
7. 化學(xué)腐蝕,使用壽命長(zhǎng).
光纖設(shè)備術(shù)語(yǔ)
IDF: Intermediate Distribution Frame,分配線架 MDF: Main Distribution Frame,主配線架.
OC:(Optical Carrier,光載波)是SONET規(guī)范中定義的傳輸速度.OC定義光設(shè)備的傳輸速度,STS定義電氣設(shè)備的傳輸速度.
SC: Subscriber Connector(Optical Fiber Connector) 用戶連接器(光纖連接器).
ONENT:SONET(Synchronous Optical NETwork,光纖同步網(wǎng)絡(luò))是一種用于高速數(shù)據(jù)通信的光纖傳輸系統(tǒng).SONET被電話公司和公用通信公司部署,其速度從51Mb/s直到每秒幾千兆.SONET是一種提供先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)管理和標(biāo)準(zhǔn)光纖接口的智能系統(tǒng).它采用自恢復(fù)環(huán)結(jié)構(gòu),如果一條線路發(fā)生故障,它能夠改道傳送.SONET干線廣泛用于匯集低速T1和T3線路.SONET是寬帶ISDN(B-ISDN)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的.歐洲相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是SDH.SONET采用時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)同時(shí)傳送多數(shù)據(jù)流.
ST:Straight Tip,直通式光纖連接器.TP:Tunst Pair,對(duì)絞線.
光纜終端盒:主要用于光纜終端的固定,光纜與尾纖的熔接及余纖的收容和保護(hù).
光纖盒:應(yīng)用于利用光纖技術(shù)傳輸數(shù)字和類似語(yǔ)音,視頻和數(shù)據(jù)信號(hào).光纖盒可進(jìn)行直接安裝或桌面安裝.特別適合進(jìn)行高速的光纖傳輸.
光纖面板:光學(xué)纖維面板具有傳光效率高,級(jí)間耦合損失小,傳像清晰,真實(shí),在光學(xué)上具有零厚度等特點(diǎn).最典型的應(yīng)用是作為微光像增強(qiáng)器的光學(xué)輸入,輸出窗口,對(duì)提高成像器件的品質(zhì)起著重要作用.廣泛的應(yīng)用于各種陰極射線管,攝像管,CCD耦合及其他需要傳送圖像的儀器和設(shè)備中.
光纖耦合器:(Coupler)又稱分歧器(Splitter),是將光訊號(hào)從一條光纖中分至多條光纖中的元件,屬於光被動(dòng)元件領(lǐng)域,在電信網(wǎng)路,有線電視網(wǎng)路,用戶回路系統(tǒng),區(qū)域網(wǎng)路中都會(huì)應(yīng)用到,與光纖連接器分列被動(dòng)元件中使用最大項(xiàng)的.光纖耦合器可分標(biāo)準(zhǔn)耦合器(雙分支,單位1×2,亦即將光訊號(hào)分成兩個(gè)功率),星狀/樹(shù)狀耦合器,以及波長(zhǎng)多工器(WDM,若波長(zhǎng)屬高密度分出,即波長(zhǎng)間距窄,則屬於DWDM),制作方式則有燒結(jié)(Fuse),微光學(xué)式(Micro Optics),光波導(dǎo)式(Wave Guide)三種,而以燒結(jié)式方法生產(chǎn)占多數(shù)(約有90%).
光纖配線架(柜):具有如下功能:光纜的固定,保護(hù)和接地;光纜纖芯與尾纖的熔接;光路的調(diào)配并提供測(cè)度端口;冗余光纖及尾纖的存貯管理.
光纖配線箱:特別適合于光纖接入網(wǎng)中的光纖終端點(diǎn),具有光纜的配線和熔接功能,可以實(shí)現(xiàn)光纜纖芯的靈活調(diào)線及存儲(chǔ).
跳線:就是不帶連接器的電纜線對(duì)或電纜單元,用在配線架上交接各種鏈路
線頭盒:主要適用于架空光纜,直埋光纜,管道井光纜的直通和分歧接頭,并對(duì)接頭起保護(hù)作用.
光纖縮略語(yǔ).