光纖電纜基礎(chǔ)知識(shí)講解

近年來，光纖或光纖和光纖電纜的成本有所下降，使其在更多電信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)。因此，光纖現(xiàn)在被廣泛使用，并構(gòu)成了大多數(shù)電信網(wǎng)絡(luò)和許多局域網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的骨干。

雖然在建立光纖鏈路（光纖鏈路）時(shí)使用了許多組件，但光纖布線顯然是關(guān)鍵因素。

光纖結(jié)構(gòu)

光纖技術(shù)依賴于這樣一個(gè)事實(shí)，即可以沿著適當(dāng)構(gòu)造的細(xì)光纖發(fā)送光束。光纖電纜由玻璃芯或二氧化硅芯組成。光纖的纖芯被一種類似的材料包圍，即玻璃或二氧化硅，稱為包層，其折射率略低于纖芯的折射率。研究發(fā)現(xiàn)，即使包層的折射率略高，通過纖芯的光也會(huì)發(fā)生全內(nèi)反射，從而包含在光纖纖芯內(nèi)。

在覆層外面放置了一個(gè)塑料護(hù)套。這用于為光纖本身提供保護(hù)。除此之外，光纖通常成束組合在一起，并由整體外護(hù)套保護(hù)。這不僅提供了進(jìn)一步的保護(hù)，而且還有助于將光纖保持在一起。

光纖類型

可以使用多種不同類型的光纖電纜，并且可以通過多種方式區(qū)分類型。主要分為兩類：

階梯索引光纖布線

漸變折射率光纖布線

階躍折射率電纜是指芯線和包層之間的折射率發(fā)生階躍變化的電纜。這種類型是更常用的。另一種類型，如名稱所示，在纖維直徑上更緩慢地變化。使用這種類型的電纜，光線被折射到電纜的中心。

光纖或光纖也可以分為單模光纖和多模光纖。文獻(xiàn)中經(jīng)常提到單模光纖和多模光纖。

單模光纖這種形式的光纖是當(dāng)今幾乎完全使用的類型。研究發(fā)現(xiàn)，如果將光纖的直徑減小到幾個(gè)波長(zhǎng)的光，那么光只能沿直線傳播，不會(huì)從光纖的一側(cè)反射到另一側(cè)。由于光只能在這種單一模式下傳播，因此這種類型的電纜稱為單模光纖。通常，單模光纖纖芯的直徑約為 8 到 10 微米，比一根頭發(fā)小得多。

單模光纖不受多模態(tài)色散的影響，這意味著它具有更寬的帶寬。帶寬的主要限制是所謂的色散，其中不同的顏色，即波長(zhǎng)以不同的速度傳播。光纜的色散發(fā)生在光纖本身的中心。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，短波長(zhǎng)為負(fù)波，長(zhǎng)波長(zhǎng)為正。因此，單模光纖的波長(zhǎng)色散為零。這通常發(fā)生在 1310 nm 左右的波長(zhǎng)處，這就是該波長(zhǎng)被廣泛使用的原因。

單模光纖的缺點(diǎn)是制造時(shí)需要高公差，這增加了其成本。與此相反，它提供了卓越的性能，特別是對(duì)于長(zhǎng)距離運(yùn)行，這意味著已經(jīng)對(duì)單模光纖進(jìn)行了大量開發(fā)以降低成本。

多模光纖這種形式的光纖比單模光纖具有更大的直徑，直徑通常約為 50 微米，這使得它們比單模光纖更容易制造。

多模光纖具有許多優(yōu)點(diǎn)。由于它比單模光纖具有更寬的直徑，因此它可以捕獲來自光源的光，并以高效率將其傳遞到接收器。因此，它可以與低成本的發(fā)光二極管一起使用。除此之外，更大的直徑意味著不需要高精度連接器。然而，這種形式的光纖布線比單模光纖具有更高的損耗水平，鑒于此，其使用成本比乍一看預(yù)期的要高。它還受到多模態(tài)色散的影響，這嚴(yán)重限制了可用帶寬。因此，自 1980 年代中期以來，它一直沒有被廣泛使用。單模光纜是首選類型。

光纖內(nèi)的衰減

盡管光纖電纜的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他形式的電纜，但它們?nèi)匀皇艿揭欢ǔ潭鹊乃p的影響。這是由以下幾種影響引起的：

與雜質(zhì)相關(guān)的損失光纖纖芯中總會(huì)有一定程度的雜質(zhì)。這將導(dǎo)致光纖內(nèi)的光被一些吸收。一個(gè)主要的雜質(zhì)是殘留在纖維中的水。

與包層相關(guān)的損失當(dāng)光線從包層和磁芯之間的界面反射時(shí)，光實(shí)際上會(huì)傳播到磁芯一小段距離，然后再反射回來。這個(gè)過程會(huì)導(dǎo)致很小但很重要的損耗，并且是沿光纖電纜的信號(hào)整體衰減的主要因素之一。

與波長(zhǎng)相關(guān)的損耗研究發(fā)現(xiàn)，光纖中的信號(hào)衰減水平取決于所使用的波長(zhǎng)。由于某些雜質(zhì)，在某些波長(zhǎng)下水平增加。

盡管衰減是一個(gè)問題，但仍然可以沿著單模光纖傳輸相當(dāng)長(zhǎng)的距離。數(shù)據(jù)速率高達(dá) 50 Gbps 的線路能夠覆蓋 100 km 的距離，而無需放大。

用于光纖的材料

用于光纖的材料主要有兩種類型。這些是玻璃和塑料。它們具有截然不同的特性，因此由兩種不同物質(zhì)制成的纖維可用于非常不同的應(yīng)用。

光纖尺寸

指定光纖電纜的主要方法之一是通過內(nèi)芯和外部包層的直徑。正如預(yù)期的那樣，這些產(chǎn)品有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這有助于減少連接器、接頭和裝配所需的工具所需的配件種類。

大多數(shù)光纖的標(biāo)準(zhǔn)是包層為 125 微米 （um），外部保護(hù)涂層為 245 微米 （um）。多模光纖的纖芯尺寸為 50 或 62.5 微米，而單模光纖的標(biāo)準(zhǔn)約為 8 至 10 微米。

在指定光纖電纜時(shí)，直徑通常構(gòu)成電纜規(guī)格的主要部分。纖芯直徑為 50 微米、包層直徑為 125 微米的多模光纖稱為 50/125 光纖。

除了直徑的規(guī)格外，還需要其他參數(shù)，例如損耗等，但這些元件與直徑不同，并不構(gòu)成電纜類型的一部分。

審核編輯：黃飛