光纖光纜簡介

光纖光纜簡介

光纖光纜是一種（zhǒng）通信電纜，由兩（liǎng）個（gè）或多個玻（bō）璃或塑料光纖芯組成，這些光纖芯位於保護性的覆層（céng）內，由塑料PVC外部套管覆蓋。沿（yán）內部光纖進行的信號傳輸一般使用紅外線。

優點

光（guāng）纖通信（xìn）是現代信息傳輸的重要方式之一。它具有容量大、中繼距離長、保密性好、不受電磁幹（gàn）擾和節省銅材等優點。

原理

光（guāng）纖（xiān）傳輸基於可用光在兩種介質界麵發生全反射的（de）原理。突變型光纖（xiān）,n1為纖芯（xīn）介質的折射率，n2為包層介質（zhì）的折射率,n1大（dà）於n2，進入纖芯的光到達纖芯與包層交界麵（簡稱芯-包界麵）時的入射角大於（yú）全反射臨界角θc時,就能發生全反射而無光能量透出（chū）纖芯，入射光就能在界麵經無數（shù）次全反射向前傳輸（shū）。原來當光纖彎曲時，界麵法線轉向，入射角（jiǎo）度小，因此一部分光線的入射角度變得小於θc而不能全反射。但原來入射角較大的那些光線仍可全反射，所以光纖彎曲時光（guāng）仍能傳輸，但將引起能（néng）量損耗（hào）。通常，彎曲半徑大於50～100毫米時,其損耗可忽略不（bú）計。微小的（de）彎曲則將造成嚴重（chóng）的“微彎損耗”。

人們常用電磁波理論進一步研究光纖傳輸的機製，由光纖介質波導的邊界條（tiáo）件（jiàn）來求解（jiě）波動方程。在光纖中傳播的光（guāng）包含有（yǒu）許多模式，每一個模式代表一種電磁場分布，並與幾何光學中描述的某（mǒu）一光線相對應。光纖中存在的傳導（dǎo）模式取決於光纖的歸一化頻率（lǜ）ν值

光纖衰減

造成光（guāng）纖衰減的因素有散射損耗、吸收損耗和微（wēi）彎損耗等。散射損耗主要由瑞利散射產生，它是由玻璃的不規則（zé）分子結構引起的微觀折射率波動所造成的，是光纖的固有損耗，也是光纖衰減的最（zuì）低限。它與λ4成反比。在波長小於0.8微米時,瑞（ruì）利（lì）散射損耗迅速上升，限製了光纖的使用。光（guāng）纖基質（zhì）材料（liào）SiO2和摻雜氧化物分子（zǐ）的本征吸收損耗又使光纖的（de）衰減（jiǎn），在（zài）波長大於1.7微米時，迅速增大。因此,這類光纖的（de）使用波長就（jiù）被限製在0.8～1.7微米範圍內。在（zài）這一範圍內，衰減主要是石英（yīng）玻璃中所含的雜質Fe+ +、Cu+ + 等（děng）過（guò）渡金屬離子和OH-。的吸收損（sǔn）耗造成的。隨著純化工藝的改進,雜質吸收損耗已被基本上（shàng）消除，從而達到了瑞利散射損耗的極限。光纖（xiān）的不規則微小彎曲引起模式耦合,造成微彎損耗,因此在加工和使用中應盡量（liàng）避免光纖微彎。

光纖帶寬

光纖傳輸的載波是光,雖然頻帶極寬,但並不能充分利用，這是（shì）由於（yú）光在光（guāng）纖中（zhōng）傳輸有（yǒu）色（sè）散（sàn）（模間色散、材料（liào）色散和（hé）波導色散）的緣故（gù）。它們在（zài）不同程（chéng）度上（shàng）影響（xiǎng）光纖帶（dài）寬。

模間色散是由於（yú）不同模式的光線在（zài）芯- 包界麵上的全反射角不同（tóng），曲折前進（jìn）的（de）路程長短不（bú）一。因而,一束光脈衝入射光纖後,它所含的各模式經一定距離傳輸到達終點的時間會有先後，因而引起（qǐ）脈衝展寬。它可（kě）使一束窄脈衝展寬達20納秒/公裏左右，光纖的相應帶寬約為20兆（zhào）赫（hè）·公（gōng）裏（lǐ）。

材料色散是一（yī）種模內色散。光纖所傳輸的光即使是激光，也包（bāo）含有一定譜寬的不同波長的（de）光分量。例如，GaAlAs半導體（tǐ）激光器發出的激光譜寬約為 2納米。光在介質中的傳輸（shū）速度與折射率 n有關，而石英介質（zhì）的折射率隨波長變化，因此當一束光脈衝（chōng）入射光纖（xiān）後，即使是同一模式，傳輸群速也會（huì）因光波長不同而有差（chà）異，致使到達終點後的脈衝展寬,這就是材料色（sè）散。在1.3微米附近，折射率隨波長的變化極小,因此,材料色散很小（例如3皮秒/公裏·納米）。消除模間色散可（kě）使光纖帶寬（kuān）大大提高（gāo）。純石英在1.27微米波長上具有（yǒu）零色（sè）散特性。

波導色散也是一種模內色散，是由於模式傳播常數（shù）隨波長變化引起群速差異而造成的。波導色散更（gèng）小。在1.3微米波長附（fù）近,材料（liào）色散（sàn）顯著減小，以（yǐ）致（zhì）二者大致相同，並有可能相互抵消。 　光纖的種類 　按使用的（de）材料分，有石英光纖、多組（zǔ）分玻璃光纖、塑料包層光（guāng）纖和塑料（liào）光（guāng）纖等（děng）幾大類（lèi）。其（qí）中（zhōng）石英光纖以高純SiO2玻璃作光纖材料，具有衰（shuāi）減低、頻（pín）帶寬等優點，在研究及應用中占主要地位。如按纖芯折射率分類主要有突變型光（guāng）纖和漸變型光纖。按傳輸光的模式分，有多模光纖（xiān）和單模（mó）光纖。

光纜（lǎn）結構

按照被覆光纖（xiān）在光纜中所處的狀態，光（guāng）纜有緊結構與鬆結構兩類。骨架型光纜是一種典（diǎn）型的鬆結構（gòu）。光纖埋在骨架外周螺旋槽中，有活動餘地。這種光纜隔（gé）離外力和防止微彎損耗（hào）的特性較好。絞合型光纜當使用緊包光纖時是一（yī）種典（diǎn）型的緊結構，被覆（fù）光纖被緊包於纜結（jié）構中（zhōng），但絞合型光纜（lǎn）使用鬆包光纖時，由於光（guāng）纖在二次被覆塑料管中（zhōng）可以活動，仍屬鬆結構。絞合型光纜的成纜（lǎn）工藝較為簡單，性（xìng）能良好。此外，還有帶狀（zhuàng）光纜（lǎn）、單芯光纜等結構類（lèi）型。

各種光纜中都有增（zēng）強件（jiàn），用以（yǐ）承載拉力。它（tā）由具（jù）有高彈性模量的高強度材料製成，常用的有鋼絲、高（gāo）強度玻璃銅絲和高模量合成銅絲芳（fāng）綸等。增強件使光纜在（zài）使用（yòng）應力下（xià）隻產生（shēng）極（jí）低的（de）伸（shēn）長（zhǎng）形（xíng）變（例如小於0.5%）,以保護（hù）光纖免受應力或隻承受極低（dī）的應力，以（yǐ）防光纖斷裂。

光纜的護套結構和材料視使用環境和（hé）要求而定，與同樣使用條件下的電纜基本相同。按照光纜（lǎn）的使用環（huán）境分，有架空光纜、直埋光（guāng）纜、海底光纜、野戰光纜等。

發展概況

光纖通信的誕生與發（fā）展是電信（xìn）史上的一次重要革命。人類社（shè）會的信息化建設（shè）正在加速進行，即 使是在（zài）全球（qiú）經濟發（fā）展不景氣的情況下，通信和信息行業還十分火紅。光纖通信正（zhèng）朝高速、超高速、超大容（róng）量的光纖傳輸及全光網方向發展。我國（guó）在實現信息化（huà）進程中，“九五”期間中國電信 完成了“八縱八橫”的光纜幹線敷設。一個以光纜為主（zhǔ）體（tǐ）的骨幹通信網逐步（bù）形成。四通八（bā）達（dá）的高容（róng）量光纜幹線已成為（wéi）我國的“信息通道”。隨著通信事業的不斷發展，從省到市、縣甚至鄉（xiāng）鎮也（yě）敷設 了（le）光（guāng）纜。“光纖到戶”的日期越來越臨近了。近年來，隨著技術的進步，電信體製的改革（gé）以及電 信（xìn）市場的逐步全麵開放，更（gèng）由（yóu）於（yú）IP業務的爆炸式發展所帶（dài）來的帶寬的巨大需求，光纖通信的發展又一次呈現出蓬（péng）勃發展的新（xīn）局麵。