光纖光纜簡介

光（guāng）纖光纜是（shì）一種通信電纜，由兩個或多個玻（bō）璃或塑料光纖芯（xīn）組成，這些光纖芯位（wèi）於（yú）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（yī）般使用（yòng）紅外（wài）線。

優點

光纖通信（xìn）是現代信息傳輸的（de）重要方（fāng）式（shì）之一。它具有容量大、中繼距離長、保密性好、不受電磁幹擾和節（jiē）省（shěng）銅材等優點。

原理

光纖傳（chuán）輸（shū）基於可（kě）用光在（zài）兩種介質界麵發生全反射的原理。突變（biàn）型光（guāng）纖,n1為纖芯介質的折射率，n2為包（bāo）層介質的折射率,n1大於n2，進入纖芯的光到達纖芯與包層交界麵（簡稱芯-包界麵）時的入射（shè）角大於全反射臨界角θc時,就（jiù）能發生全反射而無光能量透出纖（xiān）芯，入射光就能在界麵經無數次全反射（shè）向前傳輸。原來當（dāng）光纖（xiān）彎（wān）曲（qǔ）時，界麵法線轉向，入射角度小，因此一部分光線的入射角度變（biàn）得小於θc而不能全反射。但原來入射角較大的那（nà）些光（guāng）線仍可全反（fǎn）射，所以光纖彎曲（qǔ）時光仍能傳（chuán）輸，但將引起（qǐ）能量損（sǔn）耗。通常，彎曲半徑大於50～100毫米時,其損耗可忽略不計。微小的（de）彎曲則將造成嚴重的“微彎損耗（hào）”。

人們常用（yòng）電磁（cí）波理論進一步研究光纖（xiān）傳輸（shū）的機（jī）製，由光纖介質波導的邊界條（tiáo）件來求解波動（dòng）方程。在光纖中傳播的光包含有許多模式，每一個模式代表（biǎo）一種電磁場（chǎng）分布（bù），並與幾何光學中描述的（de）某一光線（xiàn）相（xiàng）對（duì）應。光纖中（zhōng）存在的傳導模式取決（jué）於光纖的歸一化頻率ν值

光纖衰減

造成光纖衰減的因素有（yǒu）散（sàn）射損耗（hào）、吸收（shōu）損耗和微彎（wān）損耗等。散射損耗（hào）主要由瑞利散射產生，它是由玻璃的不規則分子結構引起（qǐ）的微（wēi）觀折（shé）射率波動所造成的，是光纖的固有損（sǔn）耗，也是光纖衰減的最低限。它與λ4成反比（bǐ）。在波（bō）長小於0.8微米時,瑞利散射損耗迅速上升，限製了光纖的使用。光纖基質材料SiO2和摻雜氧化物分子的本征吸收損耗又使光（guāng）纖（xiān）的衰減，在（zài）波長大於1.7微米（mǐ）時，迅（xùn）速增大。因此,這類光纖的使用波長就被限製在0.8～1.7微米範圍內。在這一範圍內，衰減（jiǎn）主（zhǔ）要是石英（yīng）玻（bō）璃中所含的雜質Fe+ +、Cu+ + 等過渡金屬離子和OH-。的吸收損耗造成（chéng）的。隨著純化工藝的改進,雜質（zhì）吸收損耗已被基本上消除，從而（ér）達到了瑞利散射損耗的極限。光纖的不規則（zé）微小彎曲引起模式耦合,造成微彎損耗,因（yīn）此在（zài）加工和使用（yòng）中應盡量避免光纖微彎。

光纖帶寬

光纖傳輸的載波是（shì）光（guāng）,雖（suī）然（rán）頻（pín）帶極寬,但並不能充分利用，這是由於光在（zài）光纖中傳輸有色散（模間色散、材料色散和波導色散）的緣故。它們在不同程度上影（yǐng）響光纖（xiān）帶寬。

模間色散是由（yóu）於不同模式的光線在（zài）芯- 包界麵上的全反射角不同，曲折前進的路程長短不一（yī）。因而,一束（shù）光脈衝入射光纖後,它所含的各模式經一定距離傳輸到（dào）達終點的時間會有先（xiān）後，因而引起（qǐ）脈衝展寬。它可使一束窄脈衝（chōng）展寬達20納秒/公裏左右，光纖（xiān）的相應帶寬約（yuē）為20兆（zhào）赫·公裏。

材料色散是一種模內色散。光纖所（suǒ）傳（chuán）輸的光即使是激光（guāng），也（yě）包含（hán）有一定譜寬的不（bú）同波長的光分量。例如，GaAlAs半導體激光器發（fā）出的（de）激光譜寬約為 2納米。光在介質中的傳輸速度（dù）與折射率 n有關，而石英介（jiè）質的折射率隨波長變化，因此當一束光脈衝入射光纖後，即使是同一模式，傳輸群速也（yě）會因（yīn）光波（bō）長不同而有（yǒu）差異，致使到達終點後的脈衝展（zhǎn）寬,這就是材料色散。在1.3微米附近，折射率（lǜ）隨波長的變（biàn）化（huà）極小,因此,材料色散很小（例如3皮秒/公裏·納米）。消除模間色散可使光纖帶寬大大提高。純石英在1.27微米波長上具有零色散特性。

波導色散也是一種模內色散，是由於（yú）模式（shì）傳播常數隨波長變化引起群速差異（yì）而造（zào）成的。波導色散更小。在1.3微米波長附（fù）近,材料色散顯（xiǎn）著減小，以（yǐ）致二者大致相同，並有可（kě）能相互抵消。 　光纖的種類 　按使（shǐ）用的材料分，有石英光纖、多組分玻璃光纖、塑料包層（céng）光纖（xiān）和塑料光纖等幾大類。其中（zhōng）石英光纖以高（gāo）純（chún）SiO2玻璃作光纖材料，具有衰減低、頻帶（dài）寬等優點，在研（yán）究及（jí）應用中占主要地位。如（rú）按纖芯折射率分類主要有突變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纖。

光纜結構

按照（zhào）被覆光纖在光纜中所處的狀態，光纜有緊結構與鬆結構兩（liǎng）類。骨架型光纜是一種典（diǎn）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（lí）外力和防止微彎損耗的（de）特性較好。絞合（hé）型光（guāng）纜當使用緊包光纖時是一種典型的緊（jǐn）結（jié）構，被覆光纖（xiān）被緊包於纜結（jié）構中，但絞合型光纜（lǎn）使用鬆包光纖時（shí），由於光纖在二（èr）次被覆塑料管中可以活動，仍屬鬆結構。絞合型光纜的（de）成纜（lǎn）工（gōng）藝較為簡單，性能良好。此外，還有（yǒu）帶狀光纜、單芯光纜（lǎn）等結構類型。

各種光纜中都有增強件，用以承載拉力（lì）。它由（yóu）具有高彈性模量的高強度材（cái）料製成，常用的有鋼絲、高強度玻璃纖（xiān）維和高模量合成纖維（wéi）芳（fāng）綸等（děng）。增強件使光纜在使用應力下隻產生極低的伸長形（xíng）變（例如小（xiǎo）於0.5%）,以保護光纖免受應力或隻承受極低的應力，以防光纖斷裂。

光纜的（de）護（hù）套結構和材料視使用環境和要求而（ér）定，與同（tóng）樣使用條件下的電纜基本相同。按照光纜的使用環境分（fèn），有（yǒu）架空光纜、直埋光纜、海底光纜、野戰（zhàn）光纜等。

發展（zhǎn）概況

光纖通信（xìn）的誕生（shēng）與發展是電信史上的一次重要革（gé）命。人類社會的信息（xī）化建設（shè）正（zhèng）在加速（sù）進行，即 使是在全球經濟發展不景氣的情況下，通（tōng）信和（hé）信息行業還十分火紅。光纖通信正朝（cháo）高速、超高速（sù）、超大容量（liàng）的光纖傳輸及全光網方向發展。我國在實現信息（xī）化進程中（zhōng），“九五”期間中國（guó）電（diàn）信 完（wán）成了（le）“八縱八橫”的光（guāng）纜幹線敷設。一個以光纜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成為我國的“信息通道（dào）”。隨著通信事業的不斷發展，從省到市、縣甚至鄉鎮也敷設 了光纜。“光（guāng）纖到戶”的日（rì）期越來越臨近了。近年來，隨著技術的進（jìn）步，電（diàn）信體製的改革以及電 信市場的逐步全麵開放，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（yī）次呈現出蓬勃發展的新局麵。