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，
大致與人的頭發的粗細相當。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。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保護封套。
光纖通常被扎成束，外面有外殼保護。 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，它質地脆,易斷
裂,因此需要外加一保護層。其結構如圖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）傳輸點模數類
　　傳輸點模數類分單模光纖(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
輸的光纖。 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。 在纖芯和保護層的交界面,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
按一定規律減小, 在纖芯與保護層交界處減小為保護層的折射率。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
新配置系統很容易。
　　第二，可以用機械方法將其接合。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
讓光纖通過結合處來調整，以使信號達到最大。機械結合需要訓練過的人員花大約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，結合處都有反射，并且反射的能量會和信號交互作用。
　 4、發送和接收
有兩種光源可被用作信號源：發光二極管LED(light-emitting diode)和半導體激光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成，在遇到光時，它給出一個點脈沖。光電二極管的響應時間一般為1n
s， 這就是
把數據傳輸速率限制在1Gb/s內的原因。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，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光二極管或激光二極
管（用于發
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變成電信號，如果信號已經
減弱，則
重新放大到最強度， 然后轉變成光再發送出去。 連接計算機的是一根進入信號再生器的普通銅線。現在
已有了純粹
的光中繼器，這種設備不需要光電轉換，因而可以以非常高的帶寬運行。
　 二、光纜
　　光導纖維是一種傳輸光束的細微而柔韌的媒質。光導纖維電纜由一捆纖維組成,簡稱為光纜。 光纜是
數據傳輸中
最有效的一種傳輸介質,它有以下幾個優點:
　(1)頻帶較寬。
　(2)電磁絕緣性能好。光纖電纜中傳輸的是光束,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
發信號。
　(3)衰減較小。可以說在較長距離和范圍內信號是一個常數。
　(4)中繼器的間隔較大,因此可以減少整個通道中繼器的數目,可降低成本。根據貝爾實驗室的測試, 當數
據的傳輸
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。 在使用光纜互聯多個小型機的應用中,必須考慮光纖的單向特性,如果要進行雙向通
信,那么就
應使用雙股光纖。 由于要對不同頻率的光進行多路傳輸和多路選擇,因此在通信器件市場上又出現了光學
多路轉換器
。 在普通計算機網絡中安裝光纜是從用戶設備開始的。因為光纜只能單向傳輸。為了實現雙向通信,光纜
就必需成對
出現,一個用于輸入, 一個用于輸出。光纜兩端接光學接口器。
　　安裝光纜需格外謹慎。連接每條光纜時都要磨光端頭,通過電燒烤或化學環氯工藝與光學接口連在一
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、 光纖通信系統及其構成
　1、光纖通信系統
　　光纖通信系統是以光波為載體、光導纖維為傳輸媒體的通信方式,起主導作用的是光源、光纖、光發送
機和光接收
機。
　光源是光波產生的根源。 　光纖是傳輸光波的導體。 　光發送機的功能是產生光束,將電信號轉變成光
信號,再把
光信號導入光纖。 　光接收機的功能負責接收從光纖上傳輸的光信號,并將它轉變成電信號,經解碼后再作
相應處理。
　 2、組成
　光纖通信系統的基本構成如圖3所示:
光纖通信系統的主要優點有: (1) 傳輸頻帶寬,通信容量大。 (2)線路損耗低,傳輸距離遠。 (3)抗干擾能
力強,應用范
圍廣。 (4)線徑細,重量輕。 (5)抗化學腐蝕能力強。 (6)光纖制造資源豐富。