光纖光（guāng）纜簡介

光纖光纜簡介

光纖光纜是一種通信（xìn）電纜，由兩個或多個玻璃或塑（sù）料光纖芯組成，這些光纖芯位於保護性的覆層（céng）內（nèi），由塑料PVC外（wài）部套（tào）管覆蓋（gài）。沿內部光纖進（jìn）行的信（xìn）號傳輸一般使（shǐ）用紅外線。

優點

光纖通信是現代（dài）信息傳（chuán）輸的重要方式（shì）之一。它具有容量大（dà）、中繼距離長、保密性好、不受電磁幹擾和節省銅（tóng）材等優（yōu）點。

原理

光纖傳輸基於可用光在（zài）兩種介質界麵發生全反射的原理。突變型光纖（xiān）,n1為纖芯介質的折射率，n2為包層介質的折射率（lǜ）,n1大於n2，進入纖芯的光到達（dá）纖芯（xīn）與包層交界麵（簡稱芯-包界麵）時的入射角大於全反射臨界角θc時,就能發生全反射而無光能量透出（chū）纖芯，入射光（guāng）就能在界麵經無數次全反射（shè）向前傳（chuán）輸。原來當光纖彎曲時，界麵法線轉向，入射角度小，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（quán）反射，所以光纖彎（wān）曲時光仍能傳輸，但將引起能量損耗。通常，彎曲（qǔ）半徑大於50～100毫米時,其損耗可忽略不計。微小的彎曲則將造（zào）成嚴重的“微彎損耗”。

人們常用（yòng）電磁波理論進一步研究光纖傳（chuán）輸（shū）的（de）機製，由光纖介（jiè）質波導的邊界條件來求解波動（dòng）方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式，每一個模式（shì）代表一種電磁（cí）場分布，並與幾何光學中描述的某一光線（xiàn）相對應。光纖中存在的（de）傳導模式取決於光纖的歸一化（huà）頻（pín）率ν值

光纖衰減（jiǎn）

造成光纖衰減的因素有散射損耗、吸（xī）收損耗和微彎損耗等。散射損耗主要由瑞（ruì）利散射產生，它是由玻璃的不規（guī）則分子結構引（yǐn）起的微觀折射率波動（dòng）所造成（chéng）的，是光纖的（de）固（gù）有損耗，也是光纖衰減的最低限。它與λ4成反比。在（zài）波長小於0.8微米時,瑞利散射損耗迅速上升，限製了光纖的使用。光纖基質材料SiO2和（hé）摻雜氧化（huà）物分子的本征吸收損耗又使光纖的衰減，在波長大於1.7微米時，迅速增大。因此,這類光纖的使用波長就（jiù）被限製在0.8～1.7微米範圍內。在這一範圍內，衰減主要是石英玻璃中所含的雜質Fe+ +、Cu+ + 等過渡金（jīn）屬離子和OH-。的吸收損耗造成的。隨著純化工藝的改進,雜質吸收損耗已被基本上消除，從而達（dá）到了瑞利（lì）散射損耗的極限。光纖的不（bú）規則微（wēi）小彎曲引起模式耦合,造成微彎損（sǔn）耗,因此（cǐ）在加工和（hé）使用中應盡（jìn）量避免光纖微彎。

光纖帶寬

光纖傳輸的載波是光,雖然頻帶（dài）極寬,但並不能充分利用，這是由於光在光纖中傳輸有色散（模間色散（sàn）、材料色散（sàn）和波導色散）的緣故。它們在不同程度上影響光纖帶寬。

模間色散是由於不同模式的光線在芯- 包（bāo）界麵上的全反（fǎn）射角不同，曲折前進的路程長短（duǎn）不一。因而,一束光（guāng）脈衝（chōng）入射光纖後,它所含（hán）的各模式經一定距離傳輸到達終點的時間會有先後，因而引起脈衝展寬。它可使一束窄（zhǎi）脈衝展寬（kuān）達20納秒/公裏（lǐ）左右，光纖的相應帶寬約為（wéi）20兆赫·公裏。

材料色散是（shì）一種模內色散。光纖所傳輸的光即使是激光，也（yě）包（bāo）含有一定譜寬（kuān）的不同波（bō）長的光分量。例如，GaAlAs半導體激光（guāng）器發出的激光譜寬約為（wéi） 2納米。光在介質中的傳輸速（sù）度（dù）與折射率 n有（yǒu）關，而石英介（jiè）質的折射率隨波長變（biàn）化，因此當一束光脈衝入射光纖（xiān）後，即使是同一模式，傳輸群速也會因光波長不（bú）同而有差異，致使到達終點後的脈衝展寬,這就是材料色散。在1.3微米（mǐ）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（chú）模（mó）間色散（sàn）可（kě）使光（guāng）纖帶寬大大提（tí）高。純石英在1.27微米波長上具有零色散特性。

波導色散也是一種模內色散，是由於模式傳播常數隨波長變化引起群速差（chà）異（yì）而造成的。波導色散更小。在1.3微米波長附近,材（cái）料（liào）色散顯著減小，以致二者大致相同，並有可能相互抵消。 　光纖的種類 　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（guāng）纖等幾大類。其中（zhōng）石（shí）英（yīng）光（guāng）纖以高純SiO2玻璃作光纖材（cái）料，具有衰減低、頻帶寬（kuān）等優點，在研究及應用中占主要地位。如按（àn）纖芯折射率分類主要有突變型光纖和漸變型光纖。按傳輸光（guāng）的模式分，有多模光纖和單模光纖。

光纜結構

按照被覆（fù）光纖在光纜中所處的狀態，光纜有緊結構與鬆結構兩類。骨架型光纜是一種（zhǒng）典型的鬆結構。光纖埋在骨架外周螺旋槽中，有活動餘地（dì）。這種光（guāng）纜隔離外力和防止微彎損（sǔn）耗的特性較好。絞合型光纜（lǎn）當使用緊包光纖時是一（yī）種典型的緊（jǐn）結構，被覆（fù）光纖（xiān）被緊包（bāo）於纜（lǎn）結構中，但絞合型（xíng）光纜使用鬆包光纖（xiān）時，由於光纖在二次被覆塑料管（guǎn）中可以活動（dòng），仍屬（shǔ）鬆結構。絞合型光纜的（de）成纜工藝較為（wéi）簡單，性（xìng）能（néng）良好（hǎo）。此外，還有（yǒu）帶狀光纜（lǎn）、單芯光纜等結（jié）構類型。

各種（zhǒng）光纜中都有增（zēng）強件，用以承載拉（lā）力。它由具有高彈性模量（liàng）的高強（qiáng）度材料製成（chéng），常用（yòng）的（de）有鋼絲、高強度玻璃銅絲和高模（mó）量合成銅絲芳綸等。增強件使光纜在（zài）使用應力下隻產生極低的伸長形變（例如小（xiǎo）於0.5%）,以保護光纖免受應（yīng）力或隻承受極（jí）低的應力，以防光纖斷裂。

光纜的護（hù）套（tào）結構（gòu）和材料視使（shǐ）用環境（jìng）和要求而定（dìng），與（yǔ）同樣使用條件下的電纜基本相同。按照光纜的使用環境分，有架空光纜、直埋光纜、海底光纜、野戰光纜等。

發展概況

光纖通信的誕生（shēng）與發展是電信史上的一（yī）次重要革命。人類社會的信息化建設（shè）正在加速進行，即 使是在全球經濟發展不（bú）景氣的情況下，通信和信息行業還十分（fèn）火紅。光纖通信正朝高速、超高速、超大容量的（de）光纖傳輸及全光網方向發（fā）展。我國在實現信息化進程中，“九五”期（qī）間中（zhōng）國電信 完成了“八縱八橫”的光纜幹線敷設。一個以光纜為主體的骨幹通信網逐步形成。四通八達的高容量光纜幹線已成（chéng）為我國的“信息通道”。隨著通信事業的不斷發展，從省到（dào）市、縣甚至鄉鎮也敷設 了光纜。“光纖到戶”的（de）日期越來越（yuè）臨近了。近年來，隨著技術的進步（bù），電信體製的改革以及電 信市（shì）場的逐步全麵開放，更由於IP業務的爆炸式發展所帶來的帶寬（kuān）的巨大需求，光纖通信的發展又（yòu）一次呈現出蓬勃發展的新局（jú）麵。