1、概述

光(guāng)纖和(hé)同軸電(diàn)缆(lǎn)相似，只(zhī)是(shì)没有(yǒu)网(wǎng)狀屏蔽层(céng)。中(zhōng)心(xīn)是(shì)光(guāng)傳播的(de)玻璃芯。在(zài)多(duō)模光(guāng)纖中(zhōng)，芯的(de)直(zhí)徑是(shì)15mm~50mm，大(dà)致(zhì)與(yǔ)人(rén)的(de)头(tóu)發(fà)的(de)粗(cū)细(xì)相當。而(ér)單模光(guāng)纖芯的(de)直(zhí)徑为(wèi)8mm~10mm。芯外(wài)面(miàn)包(bāo)圍着一(yī)层(céng)折射率比芯低(dī)的(de)玻璃封(fēng)套(tào)，以(yǐ)使光(guāng)纖保持(chí)在(zài)芯内。再外(wài)面(miàn)的(de)是(shì)一(yī)层(céng)薄的(de)塑料外(wài)套(tào)，用(yòng)来(lái)保护封(fēng)套(tào)。光(guāng)纖通(tòng)常被(bèi)紮成(chéng)束(shù)，外(wài)面(miàn)有(yǒu)外(wài)殼(ké)保护。纖芯通(tòng)常是(shì)由(yóu)石(dàn)英玻璃制成(chéng)的(de)橫截面(miàn)積很小的(de)双(shuāng)层(céng)同心(xīn)圆(yuán)柱(zhù)體(tǐ)，它(tā)质地(dì)脆,易斷裂,因(yīn)此(cǐ)需要(yào)外(wài)加一(yī)保护层(céng)。其结構如(rú)图(tú)1所(suǒ)示。

陸地(dì)上(shàng)的(de)光(guāng)纖通(tòng)常埋在(zài)地(dì)下(xià)1米(mǐ)處(chù)，有(yǒu)时(shí)会(huì)受到(dào)地(dì)下(xià)小動(dòng)物(wù)的(de)破壞。在(zài)靠近(jìn)海(hǎi)岸(àn)的(de)地(dì)方(fāng)，越洋(yáng)光(guāng)纖外(wài)殼(ké)被(bèi)埋在(zài)沟(gōu)里(lǐ)。在(zài)深水中(zhōng)，它(tā)们(men)處(chù)于(yú)底部(bù)，极(jí)有(yǒu)可(kě)能(néng)被(bèi)魚類(lèi)咬壞或(huò)被(bèi)漁船撞壞。

2、分(fēn)類(lèi)

光(guāng)纖主(zhǔ)要(yào)分(fēn)以(yǐ)下(xià)两(liǎng)大(dà)類(lèi):

1.傳輸點(diǎn)模數類(lèi)

傳輸點(diǎn)模數類(lèi)分(fēn)單模光(guāng)纖(Single Mode Fiber)和(hé)多(duō)模光(guāng)纖(Multi Mode Fiber)。單模光(guāng)纖的(de)纖芯直(zhí)徑很小,在(zài)给定(dìng)的(de)工作(zuò)波(bō)长(cháng)上(shàng)只(zhī)能(néng)以(yǐ)單一(yī)模式傳輸,傳輸頻带(dài)宽(kuān),傳輸容量(liàng)大(dà)。多(duō)模光(guāng)纖是(shì)在(zài)给定(dìng)的(de)工作(zuò)波(bō)长(cháng)上(shàng),能(néng)以(yǐ)多(duō)个(gè)模式同时(shí)傳輸的(de)光(guāng)纖。與(yǔ)單模光(guāng)纖相比,多(duō)模光(guāng)纖的(de)傳輸性(xìng)能(néng)較差。

2.折射率分(fēn)布(bù)類(lèi)

折射率分(fēn)布(bù)類(lèi)光(guāng)纖可(kě)分(fēn)为(wèi)跳變(biàn)式光(guāng)纖和(hé)漸變(biàn)式光(guāng)纖。跳變(biàn)式光(guāng)纖纖芯的(de)折射率和(hé)保护层(céng)的(de)折射率都是(shì)一(yī)个(gè)常數。在(zài)纖芯和(hé)保护层(céng)的(de)交界面(miàn),折射率呈阶梯(tī)型變(biàn)化(huà)。漸變(biàn)式光(guāng)纖纖芯的(de)折射率随着半徑的(de)增加按一(yī)定(dìng)規律減小,在(zài)纖芯與(yǔ)保护层(céng)交界處(chù)減小为(wèi)保护层(céng)的(de)折射率。纖芯的(de)折射率的(de)變(biàn)化(huà)近(jìn)似于(yú)抛物(wù)線(xiàn)。折射率分(fēn)布(bù)類(lèi)光(guāng)纖光(guāng)束(shù)傳輸如(rú)图(tú)2所(suǒ)示。

3、连接方(fāng)式

光(guāng)纖有(yǒu)三(sān)種(zhǒng)连接方(fāng)式。首先(xiān)，可(kě)以(yǐ)将它(tā)们(men)接入连接头(tóu)並(bìng)插入光(guāng)纖插座。连接头(tóu)要(yào)損耗10%到(dào)20%的(de)光(guāng)，但是(shì)它(tā)使重(zhòng)新(xīn)配置系統很容易。

第(dì)二(èr)，可(kě)以(yǐ)用(yòng)机械方(fāng)法(fǎ)将其接合。方(fāng)法(fǎ)是(shì)将两(liǎng)根(gēn)小心(xīn)切(qiè)割好(hǎo)的(de)光(guāng)纖的(de)一(yī)端放(fàng)在(zài)一(yī)个(gè)套(tào)管(guǎn)中(zhōng)，然後(hòu)鉗起(qǐ)来(lái)。可(kě)以(yǐ)讓光(guāng)纖通(tòng)过结合處(chù)来(lái)调整，以(yǐ)使信(xìn)号(hào)达(dá)到(dào)最大(dà)。机械结合需要(yào)訓練过的(de)人(rén)员花(huā)大(dà)約5分(fēn)鐘(zhōng)的(de)时(shí)間(jiān)完成(chéng)，光(guāng)的(de)損失大(dà)約为(wèi)10%。

第(dì)三(sān)，两(liǎng)根(gēn)光(guāng)纖可(kě)以(yǐ)被(bèi)融合在(zài)一(yī)起(qǐ)形成(chéng)堅實(shí)的(de)连接。融合方(fāng)法(fǎ)形成(chéng)的(de)光(guāng)纖和(hé)單根(gēn)光(guāng)纖差不(bù)多(duō)是(shì)相同的(de)，但也(yě)有(yǒu)一(yī)點(diǎn)衰減。对(duì)于(yú)这三(sān)種(zhǒng)连接方(fāng)法(fǎ)，结合處(chù)都有(yǒu)反(fǎn)射，並(bìng)且(qiě)反(fǎn)射的(de)能(néng)量(liàng)会(huì)和(hé)信(xìn)号(hào)交互作(zuò)用(yòng)。

4、發(fà)送和(hé)接收(shōu)

有(yǒu)两(liǎng)種(zhǒng)光(guāng)源可(kě)被(bèi)用(yòng)作(zuò)信(xìn)号(hào)源：發(fà)光(guāng)二(èr)极(jí)管(guǎn)LED(light-emitting diode)和(hé)半導體(tǐ)激光(guāng)ILD(injection laser diode)。它(tā)们(men)有(yǒu)着不(bù)同的(de)特性(xìng)，如(rú)下(xià)表(biǎo)。

項目 LED 半導體(tǐ)激光(guāng)

數據(jù)速率 低(dī) 高(gāo)

模式 多(duō)模 多(duō)模或(huò)單模

距離 短 长(cháng)

生(shēng)命期(qī) 长(cháng) 短

温(wēn)度敏感(gǎn)性(xìng) 較小 較敏感(gǎn)

造價 低(dī)造價 昂貴

光(guāng)纖的(de)接收(shōu)端由(yóu)光(guāng)電(diàn)二(èr)极(jí)管(guǎn)構成(chéng)，在(zài)遇到(dào)光(guāng)时(shí)，它(tā)给出(chū)一(yī)个(gè)點(diǎn)脈沖。光(guāng)電(diàn)二(èr)极(jí)管(guǎn)的(de)響應(yìng)时(shí)間(jiān)一(yī)般为(wèi)1ns，这就(jiù)是(shì)把(bǎ)數據(jù)傳輸速率限制在(zài)1Gb/s内的(de)原因(yīn)。热(rè)噪聲也(yě)是(shì)个(gè)問(wèn)題(tí)，因(yīn)此(cǐ)光(guāng)脈沖必須具有(yǒu)足夠的(de)能(néng)量(liàng)以(yǐ)便被(bèi)檢測到(dào)。如(rú)果脈沖能(néng)量(liàng)足夠強(qiáng)，則出(chū)錯率可(kě)以(yǐ)降到(dào)非(fēi)常低(dī)的(de)水平。

5、接口(kǒu)

目前(qián)使用(yòng)的(de)接口(kǒu)有(yǒu)两(liǎng)種(zhǒng)。無源接口(kǒu)由(yóu)两(liǎng)个(gè)街(jiē)头(tóu)熔于(yú)主(zhǔ)光(guāng)纖形成(chéng)。接头(tóu)的(de)一(yī)端有(yǒu)一(yī)个(gè)發(fà)光(guāng)二(èr)极(jí)管(guǎn)或(huò)激光(guāng)二(èr)极(jí)管(guǎn)（用(yòng)于(yú)發(fà)送）。另(lìng)一(yī)端有(yǒu)一(yī)个(gè)光(guāng)電(diàn)二(èr)极(jí)管(guǎn)（用(yòng)于(yú)接收(shōu)）。接头(tóu)本(běn)身(shēn)是(shì)完全(quán)無源的(de)，因(yīn)而(ér)是(shì)非(fēi)常可(kě)靠的(de)。

另(lìng)一(yī)種(zhǒng)接口(kǒu)被(bèi)稱作(zuò)有(yǒu)源中(zhōng)繼器(active repeater)。輸入光(guāng)在(zài)中(zhōng)繼器中(zhōng)被(bèi)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)電(diàn)信(xìn)号(hào)，如(rú)果信(xìn)号(hào)已經(jīng)減弱(ruò)，則重(zhòng)新(xīn)放(fàng)大(dà)到(dào)最強(qiáng)度，然後(hòu)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)光(guāng)再發(fà)送出(chū)去(qù)。连接計(jì)算机的(de)是(shì)一(yī)根(gēn)進(jìn)入信(xìn)号(hào)再生(shēng)器的(de)普通(tòng)铜(tóng)線(xiàn)。現(xiàn)在(zài)已有(yǒu)了(le)純粹的(de)光(guāng)中(zhōng)繼器，这種(zhǒng)设備不(bù)需要(yào)光(guāng)電(diàn)轉(zhuǎn)換，因(yīn)而(ér)可(kě)以(yǐ)以(yǐ)非(fēi)常高(gāo)的(de)带(dài)宽(kuān)運行。

二(èr)、光(guāng)缆(lǎn)

光(guāng)導纖維是(shì)一(yī)種(zhǒng)傳輸光(guāng)束(shù)的(de)细(xì)微而(ér)柔韌的(de)媒质。光(guāng)導纖維電(diàn)缆(lǎn)由(yóu)一(yī)捆纖維組成(chéng),簡稱为(wèi)光(guāng)缆(lǎn)。光(guāng)缆(lǎn)是(shì)數據(jù)傳輸中(zhōng)最有(yǒu)效的(de)一(yī)種(zhǒng)傳輸介质,它(tā)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)个(gè)優點(diǎn):

(1)頻带(dài)較宽(kuān)。

(2)電(diàn)磁絕緣性(xìng)能(néng)好(hǎo)。光(guāng)纖電(diàn)缆(lǎn)中(zhōng)傳輸的(de)是(shì)光(guāng)束(shù),由(yóu)于(yú)光(guāng)束(shù)不(bù)受外(wài)界電(diàn)磁干(gàn)擾與(yǔ)影響,而(ér)且(qiě)本(běn)身(shēn)也(yě)不(bù)向(xiàng)外(wài)辐射信(xìn)号(hào),因(yīn)此(cǐ)它(tā)适用(yòng)于(yú)长(cháng)距離的(de)信(xìn)息傳輸以(yǐ)及(jí)要(yào)求高(gāo)度安(ān)全(quán)的(de)场合。當然,抽头(tóu)困難是(shì)它(tā)固有(yǒu)的(de)難題(tí),因(yīn)为(wèi)割開(kāi)的(de)光(guāng)缆(lǎn)需要(yào)再生(shēng)和(hé)重(zhòng)發(fà)信(xìn)号(hào)。

(3)衰減較小。可(kě)以(yǐ)说(shuō)在(zài)較长(cháng)距離和(hé)範圍内信(xìn)号(hào)是(shì)一(yī)个(gè)常數。

(4)中(zhōng)繼器的(de)間(jiān)隔較大(dà),因(yīn)此(cǐ)可(kě)以(yǐ)減少(shǎo)整个(gè)通(tòng)道(dào)中(zhōng)繼器的(de)數目,可(kě)降低(dī)成(chéng)本(běn)。根(gēn)據(jù)貝爾實(shí)验(yàn)室(shì)的(de)測試,當數據(jù)的(de)傳輸速率为(wèi)420Mbps且(qiě)距離为(wèi)119公(gōng)里(lǐ)無中(zhōng)繼器时(shí),其誤碼率为(wèi)10—8,可(kě)見(jiàn)其傳輸质量(liàng)很好(hǎo)。而(ér)同軸電(diàn)缆(lǎn)和(hé)双(shuāng)絞線(xiàn)每隔幾(jǐ)千(qiān)米(mǐ)就(jiù)需要(yào)接一(yī)个(gè)中(zhōng)繼器。

在(zài)使用(yòng)光(guāng)缆(lǎn)互聯多(duō)个(gè)小型机的(de)應(yìng)用(yòng)中(zhōng),必須考慮光(guāng)纖的(de)單向(xiàng)特性(xìng),如(rú)果要(yào)進(jìn)行双(shuāng)向(xiàng)通(tòng)信(xìn),那(nà)麼(me)就(jiù)應(yìng)使用(yòng)双(shuāng)股光(guāng)纖。由(yóu)于(yú)要(yào)对(duì)不(bù)同頻率的(de)光(guāng)進(jìn)行多(duō)路(lù)傳輸和(hé)多(duō)路(lù)選擇,因(yīn)此(cǐ)在(zài)通(tòng)信(xìn)器件(jiàn)市(shì)场上(shàng)又出(chū)現(xiàn)了(le)光(guāng)學(xué)多(duō)路(lù)轉(zhuǎn)換器。

在(zài)普通(tòng)計(jì)算机网(wǎng)絡中(zhōng)安(ān)裝(zhuāng)光(guāng)缆(lǎn)是(shì)從用(yòng)户设備開(kāi)始(shǐ)的(de)。因(yīn)为(wèi)光(guāng)缆(lǎn)只(zhī)能(néng)單向(xiàng)傳輸。为(wèi)了(le)實(shí)現(xiàn)双(shuāng)向(xiàng)通(tòng)信(xìn),光(guāng)缆(lǎn)就(jiù)必需成(chéng)对(duì)出(chū)現(xiàn),一(yī)个(gè)用(yòng)于(yú)輸入,一(yī)个(gè)用(yòng)于(yú)輸出(chū)。光(guāng)缆(lǎn)两(liǎng)端接光(guāng)學(xué)接口(kǒu)器。

安(ān)裝(zhuāng)光(guāng)缆(lǎn)需格外(wài)谨慎。连接每条光(guāng)缆(lǎn)时(shí)都要(yào)磨光(guāng)端头(tóu),通(tòng)过電(diàn)燒烤或(huò)化(huà)學(xué)环(huán)氯工藝與(yǔ)光(guāng)學(xué)接口(kǒu)连在(zài)一(yī)起(qǐ),确保光(guāng)通(tòng)道(dào)不(bù)被(bèi)阻塞。光(guāng)纖不(bù)能(néng)拉得太緊,也(yě)不(bù)能(néng)形成(chéng)直(zhí)角(jiǎo)。

光(guāng)纖的(de)類(lèi)型由(yóu)模材料(玻璃或(huò)塑料纖維)及(jí)芯和(hé)外(wài)层(céng)尺寸(cùn)決定(dìng),芯的(de)尺寸(cùn)大(dà)小決定(dìng)光(guāng)的(de)傳輸质量(liàng)。常用(yòng)的(de)光(guāng)纖缆(lǎn)有(yǒu):

·8.3μm 芯、125μm 外(wài)层(céng)、單模。

·62.5μm 芯、125μm外(wài)层(céng)、多(duō)模。

·50μm 芯、125μm外(wài)层(céng)、 多(duō)模。

·100μm 芯、140μm外(wài)层(céng)、多(duō)模。