光纤光缆介绍 .pdf

光纤、光缆

flamephoenix编撰

一、光纤

二、光缆

三、光纤通信系统及其构成

四、光缆的种类和机械性能

一、光纤

1、概述

光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，

芯的直径是15μm~50μm，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。

芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑

料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成

的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。其结构如图

1所示。

图1光纤刨面结构示意

陆地上的光纤通常埋在地下1米处，有时会受到地下小动物的破坏。在靠近海岸的地方，

越洋光纤外壳被埋在沟里。在深水中，它们处于底部，极有可能被鱼类咬坏或被渔船撞坏。

2、分类

光纤主要分以下两大类:

1）传输点模数类

传输点模数类分单模光纤(SingleModeFiber)和多模光纤(MultiModeFiber)。单模

光纤的纤芯直径很小,在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。

多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比,多模光纤

的传输性能较差。

2)折射率分布类

折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层

的折射率都是一个常数。在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯

的折射率随着半径的增加按一定规律减小,在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。

纤芯的折射率的变化近似于抛物线。折射率分布类光纤光束传输如图2所示。

图2光在折射率分布类光纤中的传输过程

3、连接方式

光纤有三种连接方式。首先，可以将它们接入连接头并插入光纤插座。连接头要损耗

10%到20%的光，但是它使重新配置系统很容易。

第二，可以用机械方法将其接合。方法是将两根小心切割好的光纤的一端放在一个套管

中，然后钳起来。可以让光纤通过结合处来调整，以使信号达到最大。机械结合需要训练过

的人员花大约5分钟的时间完成，光的损失大约为10%。

第三，两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接。融合方法形成的光纤和单根光纤差

不多是相同的，但也有一点衰减。对于这三种连接方法，结合处都有反射，并且反射的能量

会和信号交互作用。

4、发送和接收

有两种光源可被用作信号源：发光二极管LED(light-emittingdiode)和半导体激光

ILD(injectionlaserdiode)。它们有着不同的特性，如下表。

项目LED半导体激光

数据速率低高

模式多模多模或单模

距离短长

生命期长短

温度敏感性较小较敏感

造价低造价昂贵

光纤的接收端由光电二极管构成，在遇到光时，它给出一个点脉冲。光电二极管的响应

时间一般为1ns，这就是把数据传输速率限制在1Gb/s内的原因。热噪声也是个问题，因此

光脉冲必须具有足够的能量以便被检测到。如果脉冲能量足够强，则出错率可以降到非常低

的水平。

5、接口

目前使用的接口有两种。无源接口由两个街头熔于主光纤形成。接头的一端有一个发光

二极管或激光二极管（用于发送）。另一端有一个光电二极管（用于接收）。接头本身是完

全无源的，因而是非常可靠的。

另一种接口被称作有源中继器(activerepeater)。输入光在中继器中被转变成电信号，

如果信号已经减弱，则重新放大到最强度，然后转