光纖及光纖傳輸系統(tǒng)介紹

一、光及其特性：
1. 光是一種電磁波。
可見光部分波長(zhǎng)范圍是：390-760nm(毫微米).大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是：850nm，1300nm，1550nm三種。
2.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。
二.光纖結(jié)構(gòu)及種類：
1.光纖結(jié)構(gòu)：
光纖裸纖一般分為三層： 中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm)，中 間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm)，最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。
2.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(AT&TCORNING)。
3.光纖的種類：
A. 按光在光纖中的傳輸模式可分為： 單摸光纖和多模光纖。
多模光纖：中心玻璃芯教粗(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：中心玻璃芯教細(xì)(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。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。
B.按最佳傳輸頻率窗口分：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1300 μm。
色散位移型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：1300μm和1550μm。
C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。
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。
4.常用光纖規(guī)格：
單模： 8/125μm， 9/125μm ， 10/125μm
多模： 50/125μm 歐洲標(biāo)準(zhǔn)
62.5/125μm 美國標(biāo)準(zhǔn)
工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)： 100/140μm， 200/230μm
塑料： 98/1000μm 用于汽車控制。
三.光纖制造與衰減：
1.光纖制造：
現(xiàn)在光纖制造方法主要有：管內(nèi)CVD(化學(xué)汽相沉積)法，棒內(nèi)CVD法，PCVD(等離子體化學(xué)汽相沉積)法和VAD(軸向汽相沉積)法.
2.光纖的衰減：
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。
四.光纖的優(yōu)點(diǎn)：
1. 光纖的通頻帶很寬.理論可達(dá)30億兆赫茲。
2. 無中繼段長(zhǎng).幾十到100多公里，銅線只有幾百米。
3 不受電磁場(chǎng)和電磁輻射的影響。
4. 重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對(duì)雙絞線，其直徑為3英寸，重量8 噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜直徑為0.5英寸，重量450P/KM。
5. 光纖通訊不帶電，使用安全可用于易燃，易暴場(chǎng)所。
6. 使用環(huán)境溫度范圍寬。
7. 化學(xué)腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。