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非常全面的光纤基础知识
作者:匿名 来源:本站 浏览次数:880 日期:2016-3-8 9:31:47
        1966年7月,英藉华人高锟(K.C.Kao)博士就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文,其指出只要能设法降低玻璃纤维的杂质,就有可能用于通信。其后美国贝尔研究所、美国康宁玻璃公司的马瑞尔、卡普隆、凯克等对光纤用于通讯做了大量的研究并取得了突破性的成绩,使得光纤通讯技术迅速发展。如今,很多领域开始采用光纤技术作为通讯介质普遍得到应用。  今天,我们通过光纤的通讯原理、结构、分类等,全面了解光纤。
一、光纤的分类  按折射率分布情况可以分为突变型多模光纤、渐变型多模光纤以及单模光纤。
1、突变型多模光纤(多模阶跃折射率光纤)  纤芯折射率为 n1 保持不变,到包层突然变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a=50~80μm,光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点是信号畸变大。

2、渐变型多模光纤(多模渐变射率光纤)  在纤芯中心折射率最大为n1 ,沿径向r向外围逐渐变小,直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a为50μm,光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点是信号畸变小。

3、单模光纤  折射率分布和突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10 μm,光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式(只传输主模),所以称为单模光纤,其信号畸变很小。

4、常用光缆  光纤的类型由模材料(玻璃或塑料纤维)及芯和外层尺寸决定,芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用的光缆有:
  8.3μm 芯、125μm外层、单模。
  62.5μm 芯、125μm外层、多模。
  50μm芯、125μm外层、多模。
  100μm芯、140μm外层、多模。
二、光纤色散对光纤通信的影响  光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变和展宽,从而产生码间干扰。为了保证通信质量,必须增大码间间隔,即降低信号的传输速率,这就限制了光纤系统的通信容量和传输距离。按照色散产生的原因,光纤色散可分为模式色散,材料色散、波导色散和极化色散。
1、模式色散  模式色散是由于不同模式的时间延迟不同而产生的,它取决于光纤的折射率分布,并和光纤材料折射率的波长特性有关。
2、材料色散  材料色散是由于光纤的折射率随波长而改变,不同波长成分的光,其时间延迟不同而产生的。这种色散取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。
3、波导色散  波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的,它取决于波导尺寸和纤芯与包层的相对折射率差。
4、极化色散  对于一个确定的光波,有两个极化矢量,彼此正交,在单模光纤中传播的实际上有两个极化模式,它们在光纤中的传播速度不同,由此产生的色散称为极化色散。
三、光缆的优点  主要有以下几个方面:
  1、频带较宽。
  2、电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束,由于光束不受外界电磁干扰与影响,而且本身也不向外辐射信号,因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。当然,抽头困难是它固有的难题,因为割开的光缆需要再生和重发信号。
  3、衰减较小。可以说在较长距离和范围内信号是一个常数。
  4、中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中继器的数目,可降低成本。根据贝尔实验室的测试,当数据的传输速率为420Mbps且距离为119公里无中继器时,其误码率为,传输质量很好。而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。
  我们知道,在长距离通信中光纤早已唱起了主角,随着INTENRET数据通信、视频点播、可视电话、电视会议等多媒体业务的迅速扩大,对物理网络的宽带化、高速化提出了更高的要求,使光纤到户和光纤到桌面的传输网络逐步取代现有的光电混合形式成为最理想的传输网络,为用户提供宽带高速的信息服务。相信在不久的将来,全光交换技术的将是一个普遍的应用。

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