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光缆

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光缆Top
  光缆(optical fiber cable)主要是由光导纤维(细如头发的玻璃丝)和塑料保护套管及塑料外皮构成,光缆内没有金、银、铜铝等金属,一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心,外包有护套,有的还包覆外护层,用以实现光信号传输的一种通信线路。
  即:由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆.
  光缆历史
  1976年,美国贝尔研究所在亚特兰大建成第一条光纤通信实验系统,采用了西方电气公司制造的含有144根光纤的光缆。1980年,由多模光纤制成的商用光缆开始在市内局间中继线和少数长途线路上采用。单模光纤制成的商用光缆于1983年开始在长途线路上采用。1988年,连接美国与英法之间的第一条横跨大西洋海底光缆敷设成功,不久又建成了第一条横跨太平洋的海底光缆。中国于1978年自行研制出通信光缆,采用的是多模光纤,缆心结构为层绞式。曾先后在上海、北京、武汉等地开展了现场试验。后不久便在市内电话网内作为局间中继线试用,1984年以后,逐渐用于长途线路,并开始采用单模光纤。 通信光缆比铜线电缆具有更大的传输容量,中继段距离长、体积小,重量轻,无电磁干扰,自1976年以后已发展成长途干线、市内中继、近海及跨洋海底通信、以及局域网、专用网等的有线传输线路骨干,并开始向市内用户环路配线网的领域发展,为光纤到户、宽代综合业务数字网提供传输线路。
  光缆网是信息高速路的基石
  光缆是当今信息社会各种信息网的主要传输工具。如果把“互联网”称作“信息高速公路”的话,那么,光缆网就是信息高速路的基石---光缆网是互联网的物理路由。一旦某条光缆遭受破坏而阻断,该方向的“信息高速公路”即告破坏。通过光缆传输的信息,除了通常的电话、电报、传真以外,现在大量传输的还有电视信号,银行汇款、股市行情等一刻也不能中断的信息。目前,长途通信光缆的传输方式已由PDH向SDH发展,传输速率已由当初的140MB/S发展到2.5GB/S、4×2.5GB/S、16×2.5GB/S甚至更高,也就是说,一对纤芯可开通3万条、12万条、48万条甚至向更多话路发展。如此大的传输容量,光缆一旦阻断不但给电信部门造成巨大损失,而且由于通信不畅,会给广大群众造成诸多不便,如计算机用户不能上网、股票行情不能知晓、银行汇兑无法进行、异地存取成为泡影、各种信息无法传输。在边远山区,一旦光缆中断,就会使全县甚至光缆沿线几个县在通信上与世隔绝,成为孤岛。给党政军机关和人民群众造成的损失是无法估量的。
  第一部分 光纤理论与光纤结构
  一、光及其特性:
  1.光是一种电磁波
  可见光部分波长范围是:390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850,1300,1550三种。
  2.光的折射,反射和全反射。
  因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
  二、光纤结构及种类:
  1.光纤结构:
  光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm),中 间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外是加强用的树脂涂层。
  2.数值孔径:
  入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&T CORNING)。
  3.光纤的种类:
  A.按光在光纤中的传输模式可分为:单摸光纤和多模光纤。
  多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。
  B.按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。
  常规型:光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上,如1300nm。
  色散位移型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上,如:1300nm和1550nm。
  C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。
  突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低,模间色散高。适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤由于模间色散很小,所以单模光纤都采用突变型。
  渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高模光按正弦形式传播,这能减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。
  4.常用光纤规格:
  单模:8/125μm,9/125μm,10/125μm
  多模:50/125μm,欧洲标准
  62.5/125μm,美国标准
  工业,医疗和低速网络:100/140μm,200/230μm
  塑料:98/1000μm,用于汽车控制
  三、光纤制造与衰减:
  1.光纤制造:
  现在光纤制造方法主要有:管内CVD(化学汽相沉积)法,棒内CVD法,PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法。
  2.光纤的衰减:
  造成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,挤压,杂质,不均匀和对接等。
  本征:是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。
  弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉,造成的损耗。
  挤压:光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
  杂质:光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光,造成的损失。
  不均匀:光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
  对接:光纤对接时产生的损耗,如:不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm),端面与轴心不垂直,端面不平,对接心径不匹配和熔接质量差等。
  四、光纤的优点:
  1.光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。
  2.无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。
  3.不受电磁场和电磁辐射的影响。
  4.重量轻,体积小。例如:通2万1千话路的900对双绞线,其直径为3英寸,重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆,直径为0.5英寸,重量450P/KM。
  5.光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴场所。
  6.使用环境温度范围宽。
  7.化学腐蚀,使用寿命长。


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参考资料
http://baike.baidu.com/view/381469.html?fromTaglist

贡献者
ysjab    


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