光纤光缆基础知识...

光纤光缆基础知识<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p>
一、光纤 1、概述<o:p></o:p>
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15mm~<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False" sourcevalue="50" unitname="mm">50mm</st1:chmetcnv>，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8mm~<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False" sourcevalue="10" unitname="mm">10mm</st1:chmetcnv>。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。25。6<o:p></o:p>
　<o:p></o:p>
图1 光纤刨面结构示意 <?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /><v:shapetype id="_x0000_t75" coordsize="21600,21600" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" filled="f" stroked="f" o:preferrelative="t" o:spt="75"><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn="lineDrawn" pixelLineWidth="pixelLineWidth" 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1="1" 0"></v:f><v:f eqn="sum 0="0" 0="0" @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1="1" 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600="21600" pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600="21600" pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0="0" 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1="1" 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600="21600" pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600="21600" 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600="21600" pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600="21600" 0"></v:f></v:formulas><v:path gradientshapeok="t" o:c o:extrusi></v:path><o:lock aspectratio="t" v:ext="edit"></o:lock></v:shapetype><v:shape style="WIDTH: 340.5pt; HEIGHT: 147pt" id="_x0000_i1025" alt="" type="#_x0000_t75"><v:imagedata o:href="http://www.net130.com/netbass/Cable/fiber1.gif" src="file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image001.gif"></v:imagedata></v:shape><o:p></o:p>
陆地上的光纤通常埋在地下<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False" sourcevalue="1" unitname="米">1米</st1:chmetcnv>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。<o:p></o:p>
2、分类 <o:p></o:p>
光纤主要分以下两大类:<o:p></o:p>
1）传输点模数类<o:p></o:p>
传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)。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。<o:p></o:p>
2)折射率分布类<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
　<o:p></o:p>
图2 光在折射率分布类光纤中的传输过程 <v:shape style="WIDTH: 317.25pt; HEIGHT: 239.25pt" id="_x0000_i1026" alt="" type="#_x0000_t75"><v:imagedata o:href="http://www.net130.com/netbass/Cable/fiber2.gif" src="file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image002.gif"></v:imagedata></v:shape><o:p></o:p>
3、连接方式<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
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%。<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
4、发送和接收<o:p></o:p>
有两种光源可被用作信号源：发光二极管LED(light-emitting diode)和半导体激光ILD(injection laser diode)。它们有着不同的特性，如下表。 <o:p></o:p>
<div align="center">
<table style="mso-cellspacing: 1.5pt" class="MsoNormalTable" border="1" cellpadding="0">
<tbody>
<tr style="mso-yfti-irow: 0; mso-yfti-firstrow: yes">
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 98.95pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="132">
项目<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 70.5pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="94">
LED<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 114.75pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="153">
半导体激光<o:p></o:p></td></tr>
<tr style="mso-yfti-irow: 1">
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 98.95pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="132">
数据速率<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 70.5pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="94">
低<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 114.75pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="153">
高<o:p></o:p></td></tr>
<tr style="mso-yfti-irow: 2">
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 98.95pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="132">
模式<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 70.5pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="94">
多模<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 114.75pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="153">
多模或单模<o:p></o:p></td></tr>
<tr style="mso-yfti-irow: 3">
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 98.95pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="132">
距离<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 70.5pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="94">
短<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 114.75pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="153">
长<o:p></o:p></td></tr>
<tr style="mso-yfti-irow: 4">
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 98.95pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="132">
生命期<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 70.5pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="94">
长<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 114.75pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="153">
短<o:p></o:p></td></tr>
<tr style="mso-yfti-irow: 5">
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 98.95pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="132">
温度敏感性<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 70.5pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="94">
较小<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 114.75pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="153">
较敏感<o:p></o:p></td></tr>
<tr style="mso-yfti-irow: 6; mso-yfti-lastrow: yes">
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 98.95pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="132">
造价<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 70.5pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="94">
低造价<o:p></o:p></td>
<td style="PADDING-BOTTOM: 0.75pt; PADDING-LEFT: 0.75pt; WIDTH: 114.75pt; PADDING-RIGHT: 0.75pt; PADDING-TOP: 0.75pt" width="153">
昂贵<o:p></o:p></td></tr></tbody></table></div>
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。<o:p></o:p>
5、接口<o:p></o:p>
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。<o:p></o:p>
另一种接口被称作有源中继器(active repeater)。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，然后转变成光再发送出去。连接计算机的是一根进入信号再生器的普通铜线。现在已有了纯粹的光中继器，这种设备不需要光电转换，因而可以以非常高的带宽运行。<o:p></o:p>
二、光缆<o:p></o:p>
光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。光导纤维电缆由一捆纤维组成,简称为光缆。光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点:<o:p></o:p>
(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10—8,可见其传输质量很好。而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。 <o:p></o:p>
在使用光缆互联多个小型机的应用中,必须考虑光纤的单向特性,如果要进行双向通信,那么就应使用双股光纤。由于要对不同频率的光进行多路传输和多路选择,因此在通信器件市场上又出现了光学多路转换器。<o:p></o:p>
在普通计算机网络中安装光缆是从用户设备开始的。因为光缆只能单向传输。为了实现双向通信,光缆就必需成对出现,一个用于输入,一个用于输出。光缆两端接光学接口器。<o:p></o:p>
安装光缆需格外谨慎。连接每条光缆时都要磨光端头,通过电烧烤或化学环氯工艺与光学接口连在一起,确保光通道不被阻塞。光纤不能拉得太紧,也不能形成直角。<o:p></o:p>
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。常用的光纤缆有:<o:p></o:p>
·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。 <o:p></o:p>
　<o:p></o:p>
三、光纤通信系统及其构成 1、光纤通信系统<o:p></o:p>
光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输媒体的通信方式,起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。<o:p></o:p>
·光源是光波产生的根源。 ·光纤是传输光波的导体。 ·光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤。 ·光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应    <o:p></o:p>
处理。 <o:p></o:p>
2、组成<o:p></o:p>
光纤通信系统的基本构成如图3所示:<o:p></o:p>
　<o:p></o:p>
图3 光纤通信系统的基本构成 <v:shape style="WIDTH: 358.5pt; HEIGHT: 103.5pt" id="_x0000_i1027" alt="" type="#_x0000_t75"><v:imagedata o:href="http://www.net130.com/netbass/Cable/fiber3.gif" src="file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\clip_image003.gif"></v:imagedata></v:shape><o:p></o:p>
光纤通信系统的主要优点有:<o:p></o:p>
(1)  传输频带宽,通信容量大。<o:p></o:p>
(2)  线路损耗低,传输距离远。<o:p></o:p>
(3)  抗干扰能力强,应用范围广。<o:p></o:p>
(4)  线径细,重量轻。<o:p></o:p>
(5)  抗化学腐蚀能力强。<o:p></o:p>
(6)  光纤制造资源丰富。 <o:p></o:p>
在网络工程中,一般用62.5μm/125μm规格的多模光纤,有时也用100μm/125μm和100μm/140μm规格的光纤。户外布线大于<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False" sourcevalue="2" unitname="公里">2公里</st1:chmetcnv>时可选用单模光纤。<o:p></o:p>
光缆的种类：<o:p></o:p>
1.        敷设的方式分有：自承式架空光缆，管道光缆，铠装直埋光缆和海底光缆。<o:p></o:p>
2.        光缆结构分有：束管式光缆，层绞式光缆，紧抱式光缆，带式光缆，非金属光缆和可分支光缆。<o:p></o:p>
3.        按用途分有：长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物室内用光缆。<o:p></o:p>
1)       中心束管式铠类光缆（GYXTW）<o:p></o:p>
2)       中心束管式非铠类光缆（GYXTY）<o:p></o:p>

didian326 · 发表于 2010-3-31 14:11:00

学习

综合布线(Cabling) 今日: 6301 |主题: 37622

光纤光缆基础知识...

已有1人评论