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1、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 15mm50mm,大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为 8mm10mm。芯外面包怜 I 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 光歼创面结构示盘 陆地上的光纤通常埋在地下 1 米处，有时会受到地卞小动物的破坏。在靠近海岸的地方,越洋光纤外壳被埋在沟里。在深水中，它
2、们处于底部，极有可能被鱼类咬坏或被漁船撞坏。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(Smgle Mode Fiber)和多模光纤(Multi Mode Fiber)o 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，传输容量人。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
3、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。光束I 光束2(a)光東在跃变式光纤中的传输过程 表-比束1 光束2(b)光束庄織变式比If中的传维过程 图2光在折射辜分布矣光纤中的传*it 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，以使信号达到最人。机械结合需要训练 过的人员花大约 5 分钟的时间完成，
4、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-emittmg diode)和半导体激光 ILD(iiijection laser diode)o 它们有着不同的特性，如卜表。vr话甘鱼bling,com 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 头发的粗细相当而单模光纤芯的直径为芯外面包怜着一层折射率比芯低的玻璃封套以使光纤保持在芯内
5、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下米处有时会受到地卞小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漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模数类分单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直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生命期 长 短 温度敏感性 较小 较敏感 造价 低造价 昂贵 头发的粗细相当而单模光
6、纤芯的直径为芯外面包怜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下米处有时会受到地卞小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漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模数类分单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直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光纤的接收端由光
7、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 Ins,这就是把数据传输速率限制在 lGb/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 I I 有两种。无源接 I I 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 II 被称作有源中继(active repeater)o 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，
8、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。二、光缆 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：(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)
9、中继器的间隔较人，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 T米就需要接一个中继器。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。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。
10、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。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，芯的尺寸人小决定光的传 输质量。常用的光纤缆有：8.3pm 芯、125pim 外层、单模。头发的粗细相当而单模光纤芯的直径为芯外面包怜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下米处有时会受到地卞小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
11、坏或被漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模数类分单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直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比发送光接尢发送机-光接收机 62.5pm 芯、125pm 外层、多模。50pm 芯、125(.im 外层、多模。100pm 芯、140pm 外层、多模。三、光纤通信系统及其构成 1、光纤通信系统 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
12、。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 应处理。2、组成 光纤通信系统的基本构成如图 3 所示:www icabling,com 图3光歼通体系统的尿农构成 光纤通信系统的主要优点有：(1)传输频带宽,通信容量人。(2)线路损耗低,传输距离远。(3)抗干扰能力强，应用范围广。(4)线径细，重量轻。(5)抗化学腐蚀能力强。(6)光纤制造资源丰富。在网络工程中，一般用 62.5 屮 n/125pm 规格的多模光纤，有时也用 100 屮 n/125
13、pm 和 100pm/140卩 m 规格的光纤。户外布线人于 2 公里时可选用单模光纤。在进行综合布线时需 要了解的光纤的一些基本特性，现以 AMP(安普)公司的光纤线缆产品为例说明。表 1 和表 2 分别为光纤性能指标和使用温度范围。头发的粗细相当而单模光纤芯的直径为芯外面包怜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下米处有时会受到地卞小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漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模
14、数类分单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直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室内光纤 最大衰减值 典型衰减值 单模(1310/1550多(85多50(85多(85多Gr62(850.7/0.7 3.53.53.53.50.5/0.5 2.62.62.92.9 40401620 0.5/0.4 3.5/2.0 3.5/2.0 3.5/1.0 3.5/1.0 0.4/0.3 2.6/1.1 2.6/1.1 2.9/0.9 2.9/0.
15、9 400/400 400/800 160/500 200/600 www igbling.表 2 安普光纤室内光纤贮存应用 室內和阻燃型-40C z+85 C(-40 F 低烟及无毒气性能(LSZH)-10OC z+60OC(+140F z+1400F)室外光纤贮存应用-4OQC z+75OC(-4OQ-20OC z+60 C 为了便于阅读以下的表格，先对直径、重量、拉力、弯曲半径作如下解释：直径:单位用 mm 表示。重量:用 kg/km 表示。拉力:拉力单位用 N(牛顿)。对拉力分两种情况说明:安装时最人为 2700N;安装后，即长期 为 440N;弯曲半径:指光缆安装拐弯时的弯曲半径。四
16、、光缆的种类和机械性能 1.单芯互联光缆(1)应用范围 跳线。内部设备连接。通信柜配线面板。墙上出 11 到工作站的连接?/11 水平拉线，直接端接。适用于使用坏氧树脂或 LIGHTCRIMP 连接头端接。(2)性能优点头发的粗细相当而单模光纤芯的直径为芯外面包怜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下米处有时会受到地卞小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漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模数类分单模光纤和
17、多模光纤单模光纤的纤芯直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高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。900pm 紧密缓冲外衣易于连接与剥除。Aramid 抗拉线增强组织，提高了对光纤的保护。UL/CSA 验证符合 OFNR 和 OFNP 性能要求。设计和测试均根据 BeUcore GR-409-CORE及 IEC793-1/794-1标准。扩展级别 62.5/125 符合 ISO/IEC 11801:1995 标准。互联光缆单芯
18、物理结构如图 4 所示。www icabling,com 丫 图 4 单芯丸免 2.双芯互联光缆(1)应用范围 交连跳线。水平走线直接端接。光纤到桌。通信柜配线面板。墙上出口到工作站的连接。适用于使用坏氧树脂或 LIGHTCRIMP 连接头端接。性能与特点 光纤之间易于区分。高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。900pm 紧密缓冲外衣易于连接与剥除。Aramid 抗拉线增强组织提高了对光纤的保护。UL/CSA 验证符合 OFNR 和 OFNP 性能要求。设计和测试均根据 BeUcore GR-409-CORE及 IEC793-1/794-1标准。扩展级别 62.5/125 符合 ISO/
19、IEC 11801:1995 标准。互联光缆双芯物理结构如图 5 所示。4 芯光缆的物理结构如图 6 所示。互联光缆的机械 性能如表 3 所示。头发的粗细相当而单模光纤芯的直径为芯外面包怜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下米处有时会受到地卞小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漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模数类分单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直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
20、差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 图5 双芯双套丸免 图6四芯丸缆 3.分布式光缆(1)应用范怜 I 多点信息 I I 水平布线。垂直布线。大楼内主干布线。从没备间到无源跳线间的连接。从主干分支到各楼层应用。适用于胶水型光纤连接头以及 LIGHTCRIMP 光纤头端接。(2)性能与特点 高性能的单模和多模光纤符合所有的工业标准。900pm 紧密缓冲外衣易于连接与剥除。按照 EZA 标准色码标识。UL/CSA 验证符合 OFNR 和 OFNP 性能要求。头发的粗细相当而单模光纤芯
21、的直径为芯外面包怜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下米处有时会受到地卞小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漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模数类分单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直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设计和测试均根据 B
22、eUcore GR 头发的粗细相当而单模光纤芯的直径为芯外面包怜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下米处有时会受到地卞小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漁船撞坏分类光纤主要分以下两大类传输点模数类传输点模数类分单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直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