弱電工程光纖傳輸知識(shí)大全

前言：

在弱電行業(yè)，光纖的應(yīng)用涉及到各個(gè)領(lǐng)域，光纖傳輸知識(shí)是我們必須熟知的內(nèi)容，今天的文章包含了我們經(jīng)常用的光纖知識(shí)。對(duì)于一些新手很有幫助！

正文：

光纖通信的優(yōu)點(diǎn)

●通信容量大

●中繼距離長(zhǎng)

●不受電磁干擾

●資源豐富

●光纖重量輕、體積小

光通信發(fā)展簡(jiǎn)史

2000多年前，烽火臺(tái)——燈光、旗語(yǔ)

1880年，光電話——無線光通信

1970年，光纖通信

●1966年“光纖之父”高錕博士首次提出光纖通信的想法。

●1970年貝爾研究所林嚴(yán)雄在室溫下可連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器。

●1970年康寧公司的卡普隆(Kapron) 之作出損耗為20dB/km光纖。

●1977年芝加哥第一條45Mb/s的商用線路。

電磁波譜

通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介

光的折射/反射和全反射

因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

反射率分布：表征光學(xué)材料的一個(gè)重要參數(shù)是折射率，用N表示，真空中的光速C與材料中光速V之比就是材料的折射率。

N＝C/V

光纖通信用的石英玻璃的折射率約為1.5

光通信的發(fā)展過程

光的基本知識(shí)

光纖結(jié)構(gòu)

光纖裸纖一般分為三層：

第一層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為9-10μm,(單模）50或62.5（多模）。

第二層：中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125μm）。

第三層：最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。

1)纖芯 core：折射率較高，用來傳送光；

2)包層 coating：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；

3)保護(hù)套 jacket：強(qiáng)度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光纖。

3mm光纜 ：橘色， MM，多模；黃色，SM，單模

光纖的尺寸

外徑一般為125um(一根頭發(fā)平均100um)

內(nèi)徑：?jiǎn)文?um；多模50/62.5um

數(shù)值孔徑

入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同

光纖的種類

按光在光纖中的傳輸模式可分為：

多模（Multi-Mode） (簡(jiǎn)稱：MM） ；單模（Single-Mode）(簡(jiǎn)稱：SM）

多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。

單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。實(shí)際上是階躍型光纖的種，只是纖芯徑很小，理論上只允許單一傳播途徑的直進(jìn)光入射至光纖內(nèi)，并在纖芯內(nèi)作直線傳播。光纖脈沖幾乎沒有展寬。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。

光纖的分類

按材料分類：

玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長(zhǎng)，成本高；

膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多，成本較低；

塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價(jià)格很低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。

按最佳傳輸頻率窗口：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。

常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上，如1300nm。

色散位移型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：1300nm和1550nm。

突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。

漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。

常用光纖規(guī)格

光纖尺寸：

1)單模纖芯直徑：9/125μm，10/125μm　　　

2)包層外徑（2D）＝125μm

3)一次涂敷外徑＝250μm

4)尾纖：300μm

5)多模：50/125μm，歐洲標(biāo)準(zhǔn)；62.5/125μm，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

6)工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140μm， 200/230μm 　　　　　　　　　

7)塑料：98/1000μm，用于汽車控制

光纖衰減

造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對(duì)接等。

本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

彎曲：光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成的損耗。

擠壓：光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。

雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

對(duì)接：光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。

光纜的種類

1)按敷設(shè)方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。

2)按光纜結(jié)構(gòu)分有：束管式光纜，層絞式光纜，緊抱式光纜，帶式光纜，非金屬光纜和可分支光纜。

3)按用途分有：長(zhǎng)途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建筑物內(nèi)用光纜。

光纜的接續(xù)與成端

光纜的接續(xù)與成端是光纜線路維護(hù)人員必須掌握的基本技能。

光纜的接續(xù)技術(shù)分類：

1)光纖的接續(xù)技術(shù)和光纜的接續(xù)技術(shù)兩部分。