光纤光缆基础知识

2021-03-26 16:30:46

一、光纤
        1、光及其特性:

        1)光是一种电磁波
        光纤中传输窗口是:850nm,1300nm,1310nm,1550nm等多种波长。在1383nm附近由于氢损的原因,造成衰减尖峰,早期无法实现传输。现在经过工艺研发和创新,已经发开出低水峰光纤,消除了光纤中的OH离子,水峰基本被平复,从而单模光纤可在1280nm~1625nm基本实现全波段通信。

        2) 光的全反射特性。
光在不同物质中的传播速度是不同的,光从光密介质射向光疏介质时,当入射角超过某一角度C(临界角)时,折射光完全消失,只剩下反射光线的现象叫做全反射。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

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        2、光纤结构及种类:

        1)光纤结构:
        通信用玻璃光纤一般由三层结构组成:中心高折射纤芯层(芯径一般为9、50或62.5μm),中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外面是加强用的丙烯酸树脂涂层(直径一般为250μm)。

        2)光纤的种类:
        多模光纤:中心玻璃芯层较粗(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。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几百米。用于局域环境或短距离应用。
        单模光纤:中心玻璃芯层较细(模场直径一般为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,一般用于城域环境或长距离骨干网。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。

        3)常用光纤规格:
        单模:9/125μm(OS1、OS2)
        多模:62.5/125μm(OM1),50/125μm(OM2、OM3、OM4、OM5)

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        3、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,对接芯径不匹配和熔接质量差等。目前单模光纤的衰减可以做到0.20dB/km,最小弯曲半径7mm,几乎逼近材料物理极限。

图片关键词        4、光纤的优点:

        1)带宽大。单模光纤的带宽近似于无穷大,以至于单模光纤已经不将带宽作为重要参数来考虑。
        2)不受电磁场和电磁辐射的影响。
        3)重量轻,体积小。
        4)适用温度范围宽。
        5)使用寿命长。

二、光缆

        1、光缆的制造:
        光缆的制造过程如下:
        1)光纤的筛选:选择性能优良的光纤。
        2)光纤的着色:应用标准的全色谱来标识(蓝橙绿棕灰白红黑黄紫粉青)。
        3)挤塑:室外光缆一般选用高弹性模量,低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的松套管,一般为PBT材质,将光纤收入并填充阻水纤膏。重点要考虑光纤余长,一般为光缆长度的0.5%。可通过控制水槽长度以及温度来实现。室内光缆一般采用紧套材料,无需填充阻水纤膏,主要考虑阻燃性能。
        4)光缆成缆:将数根光纤松套管与加强单元绞合在一起。加强单元一般为磷化钢丝,也可以为非金属的FRP材质,提供主要的机械抗拉力。同时再次填充阻水光缆膏。目的是实现室外光缆的全截面阻水。室内光缆一般不需要。
        5)光缆护套:在成缆完成后,外加一层护套。一般同时会加入皱纹钢带铠装结构,或者是芳纶加强丝,提供更多机械强度,增加防潮能力,外护套材质一般为PE,加入炭黑等其他材料,提高光缆本身的抗紫外线以及耐候能力。室内光缆主要考虑便于敷设施工,在室内环境对于机械性能要求不高,故一般不采用金属铠装结构,外护套主流采用LSZH或PVC材质。阻燃等级主要有UL OFNR/OFNP,IEC60332-3。

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2、光缆的种类:

        1)按敷设方式分有:自承重架空光缆,管道光缆,铠装地埋光缆和海底光缆等。
        2)按光缆结构分有:中心束管式光缆,层绞式光缆,紧套式光缆,带状光缆,非金属光缆和可分支光缆等。
        3)按用途分有:长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆等。

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3、光缆的选用:

        光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外,还要根据光缆的使用环境来选择。
        1)户外用光缆直埋时,宜选用重型铠装光缆。
        2)建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用OFNP,暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟的类型(LSZH)。
        3)楼内垂直布缆时,可选用配线光缆(Distribution Cables),水平布线时,可选用可分支光缆(Breakout Cables)。
        4)传输距离在2km以内的,可选择多模光缆,超过2km可用中继或选用单模光缆。
        光纤光缆作为高带宽、高安全的数据传输介质被广泛应用于各种大中型网络之中。由于线缆和设备造价昂贵,光纤光缆大多只被用于网络主干,即应用于垂直主干子系统和建筑群子系统的系统布线,实现楼宇之间以及楼层之间的连接。目前应用于对传输速率和安全性有较高要求的水平布线子系统,另外在数据中心中也是最主要的传输介质。