光纖光纜簡(jiǎn)介

光纖光纜是一種通信電纜，由兩個(gè)或多個(gè)玻璃或塑料光纖芯組成，這些光纖芯位于保護性的覆層內，由塑料PVC外部套管覆蓋。沿內部光纖進(jìn)行的信號傳輸一般使用紅外線(xiàn)。

優(yōu)點(diǎn)

光纖通信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(cháng)、保密性好、不受電磁干擾和節省銅材等優(yōu)點(diǎn)。

原理

光纖傳輸基于可用光在兩種介質(zhì)界面發(fā)生全反射的原理。突變型光纖,n1為纖芯介質(zhì)的折射率，n2為包層介質(zhì)的折射率,n1大于n2，進(jìn)入纖芯的光到達纖芯與包層交界面（簡(jiǎn)稱(chēng)芯-包界面）時(shí)的入射角大于全反射臨界角θc時(shí),就能發(fā)生全反射而無(wú)光能量透出纖芯，入射光就能在界面經(jīng)無(wú)數次全反射向前傳輸。原來(lái)當光纖彎曲時(shí)，界面法線(xiàn)轉向，入射角度小，因此一部分光線(xiàn)的入射角度變得小于θc而不能全反射。但原來(lái)入射角較大的那些光線(xiàn)仍可全反射，所以光纖彎曲時(shí)光仍能傳輸，但將引起能量損耗。通常，彎曲半徑大于50～100毫米時(shí),其損耗可忽略不計。微小的彎曲則將造成嚴重的“微彎損耗”。

人們常用電磁波理論進(jìn)一步研究光纖傳輸的機制，由光纖介質(zhì)波導的邊界條件來(lái)求解波動(dòng)方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式，每一個(gè)模式代表一種電磁場(chǎng)分布，并與幾何光學(xué)中描述的某一光線(xiàn)相對應。光纖中存在的傳導模式取決于光纖的歸一化頻率ν值

光纖衰減

造成光纖衰減的因素有散射損耗、吸收損耗和微彎損耗等。散射損耗主要由瑞利散射產(chǎn)生，它是由玻璃的不規則分子結構引起的微觀(guān)折射率波動(dòng)所造成的，是光纖的固有損耗，也是光纖衰減的最低限。它與λ4成反比。在波長(cháng)小于0.8微米時(shí),瑞利散射損耗迅速上升，限制了光纖的使用。光纖基質(zhì)材料SiO2和摻雜氧化物分子的本征吸收損耗又使光纖的衰減，在波長(cháng)大于1.7微米時(shí)，迅速增大。因此,這類(lèi)光纖的使用波長(cháng)就被限制在0.8～1.7微米范圍內。在這一范圍內，衰減主要是石英玻璃中所含的雜質(zhì)Fe+ +、Cu+ + 等過(guò)渡金屬離子和OH-。的吸收損耗造成的。隨著(zhù)純化工藝的改進(jìn),雜質(zhì)吸收損耗已被基本上消除，從而達到了瑞利散射損耗的極限。光纖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,但并不能充分利用，這是由于光在光纖中傳輸有色散（模間色散、材料色散和波導色散）的緣故。它們在不同程度上影響光纖帶寬。

模間色散是由于不同模式的光線(xiàn)在芯- 包界面上的全反射角不同，曲折前進(jìn)的路程長(cháng)短不一。因而,一束光脈沖入射光纖后,它所含的各模式經(jīng)一定距離傳輸到達終點(diǎn)的時(shí)間會(huì )有先后，因而引起脈沖展寬。它可使一束窄脈沖展寬達20納秒/公里左右，光纖的相應帶寬約為20兆赫·公里。

材料色散是一種模內色散。光纖所傳輸的光即使是激光，也包含有一定譜寬的不同波長(cháng)的光分量。例如，GaAlAs半導體激光器發(fā)出的激光譜寬約為 2納米。光在介質(zhì)中的傳輸速度與折射率 n有關(guān)，而石英介質(zhì)的折射率隨波長(cháng)變化，因此當一束光脈沖入射光纖后，即使是同一模式，傳輸群速也會(huì )因光波長(cháng)不同而有差異，致使到達終點(diǎn)后的脈沖展寬,這就是材料色散。在1.3微米附近，折射率隨波長(cháng)的變化極小,因此,材料色散很?。ɡ?皮秒/公里·納米）。消除模間色散可使光纖帶寬大大提高。純石英在1.27微米波長(cháng)上具有零色散特性。

波導色散也是一種模內色散，是由于模式傳播常數隨波長(cháng)變化引起群速差異而造成的。波導色散更小。在1.3微米波長(cháng)附近,材料色散顯著(zhù)減小，以致二者大致相同，并有可能相互抵消。 　光纖的種類(lèi) 　按使用的材料分，有石英光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層光纖和塑料光纖等幾大類(lèi)。其中石英光纖以高純SiO2玻璃作光纖材料，具有衰減低、頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，在研究及應用中占主要地位。如按纖芯折射率分類(lèi)主要有突變型光纖和漸變型光纖。按傳輸光的模式分，有多模光纖和單模光纖。

光纜結構

按照被覆光纖在光纜中所處的狀態(tài)，光纜有緊結構與松結構兩類(lèi)。骨架型光纜是一種典型的松結構。光纖埋在骨架外周螺旋槽中，有活動(dòng)余地。這種光纜隔離外力和防止微彎損耗的特性較好。絞合型光纜當使用緊包光纖時(shí)是一種典型的緊結構，被覆光纖被緊包于纜結構中，但絞合型光纜使用松包光纖時(shí)，由于光纖在二次被覆塑料管中可以活動(dòng)，仍屬松結構。絞合型光纜的成纜工藝較為簡(jiǎn)單，性能良好。此外，還有帶狀光纜、單芯光纜等結構類(lèi)型。

各種光纜中都有增強件，用以承載拉力。它由具有高彈性模量的高強度材料制成，常用的有鋼絲、高強度玻璃銅絲和高模量合成銅絲芳綸等。增強件使光纜在使用應力下只產(chǎn)生極低的伸長(cháng)形變（例如小于0.5%）,以保護光纖免受應力或只承受極低的應力，以防光纖斷裂。

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

發(fā)展概況

光纖通信的誕生與發(fā)展是電信史上的一次重要革命。人類(lèi)社會(huì )的信息化建設正在加速進(jìn)行，即 使是在全球經(jīng)濟發(fā)展不景氣的情況下，通信和信息行業(yè)還十分火紅。光纖通信正朝高速、超高速、超大容量的光纖傳輸及全光網(wǎng)方向發(fā)展。我國在實(shí)現信息化進(jìn)程中，“九五”期間中國電信 完成了“八縱八橫”的光纜干線(xiàn)敷設。一個(gè)以光纜為主體的骨干通信網(wǎng)逐步形成。四通八達的高容量光纜干線(xiàn)已成為我國的“信息通道”。隨著(zhù)通信事業(yè)的不斷發(fā)展，從省到市、縣甚至鄉鎮也敷設 了光纜?！肮饫w到戶(hù)”的日期越來(lái)越臨近了。近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，電信體制的改革以及電 信市場(chǎng)的逐步全面開(kāi)放，更由于IP業(yè)務(wù)的爆炸式發(fā)展所帶來(lái)的帶寬的巨大需求，光纖通信的發(fā)展又一次呈現出蓬勃發(fā)展的新局面。