光纖光纜簡介

光纖光纜是一種通信電纜，由兩（liǎng）個或多個玻璃或（huò）塑料光纖芯組成，這些光（guāng）纖芯位於保護性的覆層內，由塑料PVC外部套管覆蓋。沿內部光纖進行的信號傳輸一般使用紅（hóng）外線。

優點

光纖通信是現代（dài）信息傳輸的重要方式之一（yī）。它具有容量大、中繼（jì）距離長、保密性好、不受電磁幹擾和節省銅材等優點。

原（yuán）理

光纖傳輸基於可用光在兩（liǎng）種介質界麵（miàn）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（jiè）質的折射率,n1大（dà）於n2，進入纖芯的光到達纖芯（xīn）與包層交界麵（簡稱芯-包（bāo）界（jiè）麵）時的入射角大於全反射臨（lín）界角θc時,就能發生全反射（shè）而無光能量透出纖芯，入射光就（jiù）能在界麵經無數次全反射向前傳輸。原來當光纖（xiān）彎曲時，界麵法線（xiàn）轉向，入（rù）射角度小，因此一部分光線的入射（shè）角度變得小於θc而不能全反射。但原來入射角較大的那些光線仍可全反（fǎn）射，所（suǒ）以光纖彎曲時光仍能傳輸，但將引（yǐn）起能量損耗。通常，彎曲半徑大於50～100毫米時,其損（sǔn）耗可忽略不計。微小的彎曲則（zé）將造成嚴重的“微彎（wān）損（sǔn）耗”。

人（rén）們常用電磁波（bō）理論進一步研究光纖傳輸的機製，由光纖介質波導的邊界條件來（lái）求解波動（dòng）方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式（shì），每一個模式代表一種電磁場分布，並與幾何光學中描述的某一光線（xiàn）相對應。光纖中存在的傳導模（mó）式取決於光纖的歸（guī）一化頻率ν值

光纖衰減

造成光纖（xiān）衰減的因素有（yǒu）散（sàn）射損耗（hào）、吸（xī）收損（sǔn）耗和微彎損耗（hào）等。散射損耗主要由瑞利散射產生，它是由玻璃的不規則分子結構（gòu）引起的微觀折（shé）射（shè）率（lǜ）波動所造成的，是光纖的固有損耗，也（yě）是光纖衰減的最低限。它與λ4成反比。在波長小於0.8微米時,瑞利散射損耗（hào）迅速上升（shēng），限製了（le）光纖的使用。光纖基質材（cái）料（liào）SiO2和摻雜（zá）氧（yǎng）化物分（fèn）子的本征吸（xī）收損耗又使光纖的衰減，在波長大於1.7微米時，迅速增大。因此,這類光纖的使用波長就被限製在0.8～1.7微（wēi）米範（fàn）圍內。在這一範圍內，衰減（jiǎn）主要是石英玻璃中所含的雜質Fe+ +、Cu+ + 等過渡金屬離子和OH-。的吸（xī）收損耗造（zào）成（chéng）的。隨著純化（huà）工藝的改（gǎi）進,雜質吸收（shōu）損耗已被基本上消除（chú），從而達到了瑞利散射損耗的極限。光纖的不規（guī）則微小彎曲引起模（mó）式耦合,造（zào）成微彎損耗,因此在加工和使（shǐ）用中應盡量避免光纖微彎。

光纖帶寬

光纖傳輸的載波是光,雖然頻帶極寬,但並（bìng）不能充分利用，這是（shì）由於光在光纖中傳輸有色散（sàn）（模間色散、材料色散和（hé）波導色散（sàn））的緣故。它們在不同程度上影響光纖帶寬。

模（mó）間（jiān）色散是由於不同模（mó）式的（de）光線在芯- 包界麵上的全反射（shè）角不同，曲折前進的路程長短不一（yī）。因而,一束光脈衝入射光纖後,它所（suǒ）含的各（gè）模式（shì）經一定距離傳輸到達（dá）終（zhōng）點的時間會有先後，因而引起脈衝展寬。它可使一束窄脈衝展（zhǎn）寬達20納秒/公裏左右，光纖的相應（yīng）帶寬約為20兆赫·公裏。

材料色散是一種模內色散。光纖所（suǒ）傳輸（shū）的光即使是激光（guāng），也包含有一定譜寬的不同波長的光分量。例如，GaAlAs半導體激光器發出的激光譜（pǔ）寬約為（wéi） 2納米。光在介質中的傳輸速度與折射率 n有（yǒu）關，而石英介（jiè）質的（de）折射（shè）率隨波長變化，因此當一束光脈（mò）衝（chōng）入射光纖後，即使是同一模式，傳輸群速也會因光波長不（bú）同而（ér）有差異，致使（shǐ）到達（dá）終點後的（de）脈（mò）衝展（zhǎn）寬,這就（jiù）是材料色散。在1.3微米附（fù）近，折射率隨（suí）波長的變化極小,因此,材料色散（sàn）很小（例（lì）如3皮秒/公裏·納米）。消除模間色散可使光纖帶寬大大提（tí）高（gāo）。純石英在1.27微米波長上（shàng）具有零色散特性。

波導色（sè）散也是一種模內色散，是由於模式傳（chuán）播常數隨波長變化引起群速差異（yì）而造成的。波導色散更小。在1.3微米波長附近,材料色（sè）散顯著減小，以致二者大致相（xiàng）同，並有可能相互抵消。 　光纖的種類 　按使用的材料分，有石英光纖、多組分玻璃光纖、塑（sù）料包層光纖和塑料（liào）光纖等幾大類（lèi）。其中石英光纖以高純SiO2玻（bō）璃作光纖材料（liào），具有衰減低、頻（pín）帶寬等優點，在研究及應用中占主要地位。如按纖芯折（shé）射率（lǜ）分類主要有突變（biàn）型光纖和漸變型光纖。按傳輸光的模式分，有多模光纖和單模光（guāng）纖。

光纜結構

按照被覆光纖在光纜中（zhōng）所處的狀態，光纜有（yǒu）緊結構與（yǔ）鬆結構兩類。骨（gǔ）架型光纜是一種典型的鬆結構。光纖埋在骨架外周螺旋槽中，有活動（dòng）餘地。這種（zhǒng）光纜（lǎn）隔（gé）離外力和防止微彎損（sǔn）耗的特性較好。絞合（hé）型光纜當使用緊包光（guāng）纖時是一種典型的緊結構，被（bèi）覆光纖被緊包於纜結構中，但絞合型光纜使用鬆包光纖時，由於光纖在（zài）二次被覆塑料管中可以活動（dòng），仍屬鬆結構。絞合（hé）型（xíng）光纜的成纜工藝（yì）較為簡單，性能良好。此外（wài），還（hái）有帶狀光纜、單芯光纜等（děng）結構類型。

各種光（guāng）纜中都有（yǒu）增強件，用以承載拉力（lì）。它由具有高彈性（xìng）模量的高強度（dù）材料製成，常用的有鋼絲、高強度玻璃纖維和高模量合（hé）成纖維芳綸（lún）等（děng）。增強件（jiàn）使（shǐ）光纜在使用應力下隻產生（shēng）極低的伸長（zhǎng）形變（例如小於0.5%）,以保護光纖免（miǎn）受應力或（huò）隻（zhī）承受極（jí）低的應力，以防光纖（xiān）斷裂。

光纜的護套結構和材料視使用環境和要求而定，與同樣（yàng）使用（yòng）條件下的電纜基本相同。按（àn）照光纜的使用環境分，有架空光纜、直埋光纜（lǎn）、海底光纜（lǎn）、野戰光纜等（děng）。

發展概況

光纖通信的（de）誕生與發展是電信史上的一次重要革命。人類社會（huì）的信息化建設正在加速進行，即 使是在全球（qiú）經濟（jì）發展（zhǎn）不景（jǐng）氣的情況下（xià），通（tōng）信和信息行業還十分火紅。光纖通信正朝高（gāo）速、超高速、超大容量的光纖傳輸及全光網方向發展（zhǎn）。我國在實現信息化進程中，“九五”期間中國電信 完（wán）成了“八縱八橫”的光纜幹線敷設。一個以（yǐ）光纜（lǎn）為主體的骨幹通信網逐步形成。四通八達的高容量光纜幹線已（yǐ）成（chéng）為我國的“信息通道”。隨著通信事業的不斷發（fā）展，從省到市、縣甚至鄉鎮也敷設 了光纜。“光纖到戶”的日期越來越臨（lín）近了。近年來（lái），隨著（zhe）技術的進步，電信體製的改革以及電 信市場（chǎng）的逐步全麵開放（fàng），更由於IP業務的爆炸式發展所帶來的帶寬的巨大需求，光纖通信的發展又一次呈現出蓬勃發展的新局麵。