2024-11-15 19:32:33
光纤传输的是光波。光的波长范围：可见光波长为390~760nm，大于760nm是红外光，小于390nm是紫外光。在光纤通信中，使用的光是在红外区域中的光，光的波长大于可见光，典型的波长是800至1600nm。目前光纤通信中应用的主要窗口是850nm、1330nm、1550nm三个。光在不同物质中的传播速度不同，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。光纤通信就是基于以上全反射原理而形成的。
1.光纤的物理结构
光纤是光导纤维的简称，光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光导纤维线缆由一捆光导纤维组成，简称光缆。光能沿光导纤维传播，但若只有这根玻璃纤芯的话，也无法传播光。因为不同角度的入射光会毫无阻挡地直穿过它，而不是沿着光纤传播，就好像一块透明玻璃不会使光线方向发生改变一样。因此，为了使光线的方向发生变化，从而使其可以沿光纤传播，在光纤芯外涂上折射率比内部纤芯材料低的材料，这个涂层材料称为包层。这样，当一定角度之内的入射光射入光纤芯后会在纤芯与包层的交界处发生全反射，经过这样若干次全反射之后，光线就损耗极少地到达了光纤的另一端。
如果在光纤芯外面只涂一层包层的话，光线从不同的角度入射，角度大的反射次数多，从而行程长；角度小的反射次数少，从而行程短。这样在一端同时发出的光线将不能同时到达另一端，就会造成尖锐的光脉冲经过光纤传播以后变得平缓（这种现象被称为“模态散射”），从而可能使接收端的设备误操作。为了改善光纤的性能，人们一般在光纤纤芯包层的外而再涂上一层涂覆层，内层的折射高，外层的拆射率低，形成折射梯度。当光线在光纤内传播时，减少了入射角大的光线行程，使得不同角度入射的光纤大约可以同时到达端点。
典型的光纤结构是多层同轴圆柱体，如图2-59，自内向外为纤芯、包层、涂覆层和护套。
图2-59
包层的外径一般为125㎛，在包层外面是涂覆层，涂覆层的材料是环氧树脂或硅橡胶，直径约为0.25mm。常用的62.5/125㎛多模光纤指的就是纤芯是62.5㎛，加上包层后外径是125㎛。50/125㎛规格的光纤，也就是光纤外径是50㎛，加上包层后外径是125㎛。而单模光纤的纤芯是8~10㎛，外径也是125㎛。需要注意的是，纤芯和包层是不可分离的，纤芯、包层和涂覆层合起来组成裸光纤，光纤的光学及传输特性主要由它决定。光纤有以下几个优点：
①光纤通信的频带很宽，理论上可达2000MHz.km。
②电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束，而光束是不受外界电磁干扰影响的，并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及要求高度安全的场合。
③衰减较小，在较大范围内基本上是一个常数值。
④光中继器的间隔距离较大，因此整个通道中中继器的数目可以减少，降低成本。
⑤重量轻，体积小，适用的环境温度范围宽，使用寿命长。
⑥光纤通信不带电，使用安全，可用于易燃、易爆场所51漫画。
⑦抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线。
当然，光纤也存在着一些缺点，如质地脆，机械强度低，切断和连接的技术要求较高等。
2.光纤的分类
光纤的种类很多，可从不同的角度对光纤进行分类，可从构成光纤的材料成分、光纤制造方法、光纤传输模式、光纤横截面上的折射率分布和工作波长等方面来分类。
（1）按材料成分分类
按照制造材料光纤所用的材料一般可分为以下三类。
①玻璃光纤，纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离远，成本高。
②胶套硅光纤，纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低。
③塑料光纤，纤芯与包层都塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低，多用于家电、音响、以及短距离的图像传输。
安防工程中常用的是玻璃光纤。
（2）按传输模式分类
按光在光纤中的传输模式可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤采用固体激光器做光源，多模光纤则采用发光二极管做光源。
①单模光纤，指光线只沿光纤的内芯进行传输。单模光纤的纤芯直径很小，芯径8~10㎛，外包层的直径为125㎛。由于完全避免了模式射散，使得单模光纤的传输频带很宽，因而适用于大容量、远距离的光纤通信，但成本较高，通常在建筑之间或地域分散时使用51漫画。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。
②多模光纤，在一定的工作波长下（850nm/1300nm）有多个模式在光纤中传输，从而形成模分散，模分散技术限制了多模光纤的带宽和传输距离，因此多模光纤的芯纤粗（50㎛或62.5㎛），传输速度低、传输容量较小、传输距离短，整体的传输性能差。多模光纤以前的成本比单模低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中，现在由于单模光纤的使用量大，其成本已经与多模光纤相差不多甚至还要低一些，因此现在多模光纤使用范围越来越小。
注意：光纤护套上标注A开头的为多模光纤，如4A1a 为4芯50/125㎛多模光纤，4A1b为4芯62.5/125㎛多模光纤。光纤护套上标注B开头的为单模光纤，如4B1为4芯9/125㎛单模光纤。
（3）按折射率分类
按光纤折射率分为跳变式光纤与渐变式光纤两种，这主要针对多模光纤而言。
（4）按工作波长分类
按光纤的工作波长分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。多模光纤的工作波长为短波长850nm和长波长1300nm，单模光纤的工作波长为长波长1310nm和超长波长1550nm。
51漫画