光纖（xiān）光纜簡介

光纖光纜簡介（jiè）

光纖（xiān）光纜是（shì）一種通信電纜（lǎn），由（yóu）兩（liǎng）個或多個玻璃或塑料光纖芯組成（chéng），這些光纖芯位於保護性的覆層內（nèi），由塑料PVC外部套（tào）管（guǎn）覆蓋。沿內部光纖進行的（de）信號傳輸一般使用紅外線。

優點

光纖通信是現代信息傳輸的（de）重要方式（shì）之（zhī）一（yī）。它具有（yǒu）容量大、中繼距離長、保密性好、不受電磁幹擾和節省銅材等優點。

原（yuán）理（lǐ）

光纖傳輸基於可用光在兩種介質界麵發生全反射的原理。突變型光纖,n1為纖芯介質的折射率，n2為包層介質（zhì）的折（shé）射率,n1大於n2，進入纖芯的光到（dào）達纖芯與包（bāo）層交界麵（簡稱芯-包界麵）時的入（rù）射角大於全反射臨界角θc時,就能發（fā）生全反射而無光能量透（tòu）出纖芯，入射光就能在界麵經無（wú）數次全反射向前傳（chuán）輸。原來當光纖彎曲時，界麵法線轉向，入射角度小，因此（cǐ）一部分光線的入射（shè）角度變得小於θc而（ér）不能全反射。但原來入射角較大的那些光線仍可全反射（shè），所以光纖彎曲時光仍能（néng）傳輸，但將引起（qǐ）能量損耗。通常，彎曲半（bàn）徑大於50～100毫米時,其損耗可忽（hū）略（luè）不計。微小的彎曲則將造成嚴（yán）重（chóng）的“微彎損耗”。

人們（men）常用電磁波理論（lùn）進一步研究光纖傳（chuán）輸（shū）的機製，由光纖介質（zhì）波導的邊界條件（jiàn）來求解波動方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式，每一（yī）個（gè）模式代表一種電磁場分布，並與幾何（hé）光學中描述（shù）的某（mǒu）一光線相對（duì）應。光纖中存在的（de）傳導模式取決於光纖的歸一化頻率（lǜ）ν值

光纖衰減

造成光纖衰減的因素有散射損耗、吸收損耗和微彎損耗等。散射損耗主要由（yóu）瑞利散（sàn）射產生，它是由玻璃的不規則分子結構引起的（de）微觀折射率波動所造（zào）成的，是光纖的（de）固有（yǒu）損耗，也是光纖衰減的（de）最低限。它與λ4成反比。在波長小於0.8微（wēi）米時,瑞利散（sàn）射損耗（hào）迅速上升，限製了光纖（xiān）的使用（yòng）。光纖基質（zhì）材料SiO2和摻雜氧（yǎng）化（huà）物分子的本征吸收損耗（hào）又使（shǐ）光纖的衰減，在波長（zhǎng）大於1.7微米時，迅速增大。因此,這類光（guāng）纖（xiān）的（de）使用波長（zhǎng）就（jiù）被限製在0.8～1.7微米範圍（wéi）內。在這一範圍內，衰減（jiǎn）主要是石英玻璃中所含的雜質Fe+ +、Cu+ + 等過渡金（jīn）屬（shǔ）離子和OH-。的吸收損耗（hào）造成的。隨著純化工藝（yì）的改進（jìn）,雜質吸收損耗已（yǐ）被基本上消除（chú），從而達到了瑞利散射損耗的極限。光纖的不規則微小彎曲引起（qǐ）模式耦合,造成微彎損耗,因此在加工和使用中應盡量避免光纖微（wēi）彎。

光纖帶寬

光纖傳輸的載波是光,雖然頻帶極寬,但（dàn）並不能充分利用，這是由（yóu）於光在光纖中傳輸有色散（模間色散、材料色散和波導色（sè）散）的緣故。它們在不同程（chéng）度上影響（xiǎng）光纖帶寬（kuān）。

模（mó）間色散是由於不同模式的光（guāng）線在芯- 包界麵上的全反射角不（bú）同，曲折前（qián）進的路程長（zhǎng）短不一。因而,一束光脈衝入射光纖後,它所含的各模式經一定距離傳輸到達終點的時間會有先後，因而引起脈衝展寬。它可使（shǐ）一束窄脈衝展寬達20納秒/公裏左右，光纖的相應帶寬約為（wéi）20兆赫·公裏。

材料色散（sàn）是一種模內色散。光纖所傳輸的光即使是激光，也包含有一（yī）定譜寬的不同（tóng）波長的光分量。例如，GaAlAs半導體激光器發出的激光譜寬約為 2納米（mǐ）。光在介質（zhì）中的傳輸速（sù）度（dù）與折射率 n有關，而石英介質的折射率隨波長（zhǎng）變化，因此當（dāng）一束光脈衝入射光纖後，即使是同一模式，傳輸群速也會因光波長不同（tóng）而有差異，致使到達終點（diǎn）後的脈衝（chōng）展寬,這就是材料色散（sàn）。在1.3微米（mǐ）附近，折射率隨波長的變化極小（xiǎo）,因此,材料色散很（hěn）小（例如3皮秒/公裏（lǐ）·納米）。消除模間色散可使光纖帶寬大大提高。純石英（yīng）在1.27微米波長上具有零色（sè）散特性。

波導色散也是一種模內色散，是由於模式傳播（bō）常數隨波長變化（huà）引起群速（sù）差異而造成的。波（bō）導色散更小（xiǎo）。在1.3微米波長（zhǎng）附近,材料（liào）色（sè）散顯著減小，以致二（èr）者大（dà）致相同，並有可能相（xiàng）互抵消。 　光纖（xiān）的種類 　按（àn）使用的材料分，有石英（yīng）光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層（céng）光纖和塑料光纖等幾大類。其中石英光纖以高純SiO2玻璃作光纖材料，具有（yǒu）衰減（jiǎn）低（dī）、頻帶寬等優點，在研（yán）究及應用中（zhōng）占主要地（dì）位。如（rú）按纖（xiān）芯折射率（lǜ）分類（lèi）主要有突變型光纖和漸變型光纖。按傳（chuán）輸光的模式分，有多模光纖和單模光纖。

光（guāng）纜結構

按照被覆（fù）光纖在光纜中所處的狀態，光纜有緊結構與鬆結構兩類。骨架（jià）型光纜是（shì）一種典型的鬆結構。光纖埋在骨架外周螺旋槽中，有活動餘地。這種光纜隔離外力和防止微彎（wān）損耗（hào）的特性較好。絞合型光纜當使（shǐ）用（yòng）緊包光纖時是一種典型的緊結構，被（bèi）覆光纖被緊包於纜結構中（zhōng），但絞合型光纜使用鬆包光纖時，由於光纖在二次被覆塑料管中可以活（huó）動，仍（réng）屬（shǔ）鬆結構。絞合型光纜的成纜工藝較為簡單（dān），性能良好。此外（wài），還有帶狀光（guāng）纜、單芯光纜等結構（gòu）類型。

各種光纜中都有增強件，用以承載拉力。它由具有（yǒu）高彈性模量的高強度（dù）材料製成，常用的有鋼絲、高強度玻璃銅絲和高模量合成銅（tóng）絲芳綸等。增強件使光纜在使用應力下隻產生極低的伸長（zhǎng）形（xíng）變（例如小（xiǎo）於（yú）0.5%）,以保護光纖免受應力或隻承受（shòu）極低的（de）應力，以防光纖斷裂。

光纜的（de）護套結構和（hé）材料（liào）視使用環境和要求而（ér）定，與（yǔ）同樣使（shǐ）用條件下的（de）電纜基本相同。按照光纜的使用環境（jìng）分，有架空光纜、直埋光纜、海底光纜、野戰光纜等。

發（fā）展（zhǎn）概況

光纖通信的誕生與發展是電信史上的一次重（chóng）要革命。人類社會的信息化建設正在加速進（jìn）行，即 使是在全（quán）球經濟發展不景氣的情況下，通信和信息行業還十分火紅。光纖通信正朝高速、超高（gāo）速、超大容量的光纖傳輸及全光網方向發展。我國在實現信（xìn）息化進（jìn）程中，“九（jiǔ）五”期間中國（guó）電信 完成了“八縱八橫”的光纜幹線敷設。一個以光（guāng）纜為主體的骨幹通信（xìn）網逐步形（xíng）成（chéng）。四通八達的高容量光纜幹線已成（chéng）為我國的“信息通道”。隨著通信事業的不斷發展，從省到市、縣甚至鄉鎮也敷設 了光（guāng）纜。“光纖到戶（hù）”的日期越（yuè）來越臨（lín）近了。近年來，隨著技術的（de）進步，電信體製（zhì）的改革以及電 信市場（chǎng）的逐步全麵開放，更由於IP業務的爆炸式發展所（suǒ）帶來的帶寬的巨大（dà）需求，光纖通信的發展又一次呈現出蓬勃發展的新局麵。