光纤和光缆基础知识
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光缆的基本知识光缆的基本知识一、光纤与光纤通信的特点光纤是导光纤维的简称。
光纤通信是以光波为载频,以导光纤维为传输媒质的一种通信方式。
由于光纤通信是利用导光纤维传输光信号来实现通信的,因此比起其他通信方式有许多突出的优点。
1、传输频带宽,通信容量大由信息理论知道,载波频率越高通信容量越大,因目前使用的广播频率比微波频率高103—104倍,所以通信容量约可增加103—104倍。
2、损耗低目前实用的光纤均为石英光纤,要减小光纤损耗主要是靠提高玻璃纤维的纯度来达到。
由于目前制成的石英玻璃介质的纯度极高,所以光纤的损耗极低。
已接近理论极限值。
由于管线的损耗低,因此中继距离可以很长,在通信线路中可减少中继站的数量,降低成本且提高了通信质量。
3、不受电磁干扰因为光纤是非金属的介质材料,因此它不受电磁干扰。
4、串音小,保密性好光在光纤传输时,向外泄漏的光能很小,因此树根光纤之间不会产生干扰,既不产生串话,又难以被窃听。
因此光纤通信比传统的无因多模光纤其传输光波有很多模式,它的折射率分布为渐变型,适用于中容量,中距离通信。
单模光纤其传输的广播及一个,纤芯的直径仅几微米,它适用于大容量长距离通信。
所以,单模光纤已在国内得到了广泛应用。
三、光缆的结构、种类和命名方法:1、光缆的结构(1)、缆芯由于光缆主要是靠光纤来完成传输信息任务的,因此缆芯是由光纤芯线组成的。
(2)、加强构件由于光纤脆弱容易断裂,因此在光缆结构上加一根或多根加强构件,以承受安装时产生的拉伸负荷。
加强构件可用金属丝,也可用非金属的纤维增强塑料或玻璃纤维制成,利用非金属加强构件组成的无金属光缆,能更有效的防止雷击。
(3)、护层光缆的护层主要是对已形成缆的光纤芯线起保护作用,避免受外部机械力和环境损坏。
因此要求护层具有耐压力、防潮、湿度特性好、重量轻、耐化学侵蚀、阻燃等特点。
光缆的护层分内护层和外护层,内护层有塑料护层及金属护套两种。
外护层是指铠装层和外被层。
光纤与光缆区别有哪些1.光纤是一种传输光束的细而柔软的媒质。
多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。
所以光纤是光缆的核心部分,光纤经过一些构件极其附属保护层的保护就构成了光缆。
光纤外层的保护结构可以防止周遭环境对光纤的伤害。
光缆包括光纤、缓冲层及披覆。
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。
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。
所以它们的区别就在于此。
2. 光缆(optical fiber cable):主要是由光导纤维(细如头发的玻璃丝)和塑料保护套管及塑料外皮构成,光缆内没有金、银、铜铝等金属,一般无回收价值。
光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心,外包有护套,有的还包覆外护层,用以实现光信号传输的一种通信线路。
即:光缆由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆。
光缆的优点光纤光缆是新一代的传输介质,与铜质介质相比,光纤无论是在安全性、可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。
光纤传输的带宽大大超出铜质线缆,而且支持的最大距离达两公里以上。
光纤光缆具有抗电磁干扰性好、保密性强、速度快、传输容量大等优点。
目前比较常见的有两种不同类型的光纤,分别是单模光纤和多模光纤。
多模光纤一般被用于同一办公楼或距离相对较近的区域内的网络连接。
而单模光纤传递数据的质量更高,传输距离更长,通常被用来连接办公楼之间或地理分散更广的网络。
如果使用光纤光缆作为网络传输介质,还需增加光端收发器等设备。
光纤和光缆基础知识光纤光缆基本知识一、光纤通信及发展史1、1966年英籍华人高锟提出“光纤通信”.2、以激光为光源,经光纤为传输媒质的通信方式,叫做光纤通信.3、1983年武汉三镇使用光纤通信投入电话网中使用,标志着我国光纤通信进入使用阶段.二、光通信原理介绍及光纤通信的特点1、全反射原理:1)光从光密介质射入光疏介质。
2)入射角大于临界角。
2、光通信特点:优点:1)传输频带宽、通信容量大2) 中继距离远、损耗低3)抗电磁能力强、无串话4)重量轻5)资源丰富6)抗化学腐蚀、柔软可绕缺点:1)强度不如金属2)连接比较困难3)分路耦合不变4)弯曲半径不宜太小5)传输能量比较困难三、光纤通信系统的组成光发送光传输光接收光端机四、光纤简介1、光纤的结构:由纤芯、包层、涂覆层组成2、光纤分类:1)按材料组成分:玻璃光纤、塑料光纤2)按传输模式分:单模光纤、多模光纤单模光纤G652 折射率:1310nm 1.4677 1550nm 1.4682G655 折射率:1550nm 1.4690多模光纤芯径62.5um A1b 折射率:850nm 1.496 1300nm 1.487芯径50um A1a 折射率:850nm 1.482 1300nm 1.4773、常用光纤的主要技术特性及部分指标介绍指标的介绍:1)衰减:光在光纤中传输时能量的损耗2)色散:光脉冲在光纤中传输时脉冲的展宽3)偏振模色散:基模可分解成两个垂直相交的偏振模,光脉冲在光纤中传输时现两个垂直的偏振模间的时延差4)光纤几何参数:包层直径、涂层直径、光纤不圆度同心度误差:芯/包层<1um 涂覆层/包层<12um不圆度=长轴直径-短轴直径/标准值4、模场直径:基模光斑的大小标准:9.2+0.4um模:光在光纤中的传输方式(单模、多模)纤芯直径:8.3um5、截止波长:保证光纤以基模传输的最小波长(G652 1100-1330nm)常用光纤的主要技术特性G652 衰减 1310nm≤0.36dB/km 1550nm≤0.22dB/km模场直径 1310nm 9.3+0.5um 1550nm 10.5+0.8um包层直径 125+1.0um包层不圆度≤02%模场/包层同心度误差≤1um涂层直径 245+5um涂层不圆度 /涂层与包层同心度误差 <12um截止波长 1100nm≤λc≤1330nm零色散波长 1300nm-1324nm零色散斜率≤0.093Ps/nm2.km1288-1339nm波长范围内色散系数≤3.5 Ps/nm.km1271-1360nm波长范围内色散系数≤5.3 Ps/nm.km1550nm波长范围内色散系数≤17 Ps/nm.km衰减不连续性—--在1310nm或1550nm处均没有大于0.01dB的不连续点,实际一般控制≤0.03dB.衰减不均匀性----在光纤后向散射曲线上,任意500米长度上的实测衰减值与全长平均每500米的衰减值之差的最坏值应≤0.05dB.外观检查----排丝整齐,颜色鲜明涂覆层牢固光洁,不脱皮.G655 (康宁LEAF、朗讯真波、长飞大保实)康宁 LEAF :衰减: 1550nm ≤ 0.22dB/km模场直径(MFD):9.5±0.6um截止波长(λcc) 1470nm色散:1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km1565-1625nm 4.5-11.2 PS/nm.km零色散斜率≤0.1Ps/nm2.kmPMD ≤0.1PS/km1/2朗讯真波:衰减:1550nm≤ 0.22dB/km模场直径(MFD):9.4±0.6um截止波长(λcc) 1260nm色散:1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km1565-1625nm 4.0-8.6 PS/nm.km零色散斜率≤0.05Ps/nm2.kmPMD ≤0.5PS/km1/2光缆的简单介绍1、缆的分类按光纤类别分:单模光纤光缆、多模光纤光缆按缆芯结构分:中心束管式、层绞式、骨架式层绞式把松套光纤绕在中心加强件周围绞合而构成。
光缆光纤基础知识1.光缆的基本结构光缆一般由缆芯、加强构件和护层三部分组成。
缆芯:由单根或多根光纤芯线组成,有紧套和松套两种结构。
紧套光纤有二层和三层结构。
加强构件:用于增强光缆敷设时可承受的负荷。
一般是金属丝或非金属纤维。
护层:具有阻燃、防潮、耐压、耐腐蚀等特性,主要是对已成缆的光纤芯线进行保护。
根据敷设条件可由铝带图1-1 光缆结构/聚乙烯综合纵包带粘界外护层(LAP),钢带(或钢丝)铠装和聚乙烯护层等组成。
2.光缆的分类①按敷设方式分类:直埋光缆、管道光缆、架空光缆、水底光缆;②按缆芯结构分类:层绞式、骨架式、中心束管式、带状式、单元式;③按外护套结构分类:无铠装、钢带铠装、钢丝铠装;④按维护方式分类:充油光缆、充气光缆;⑤按光缆中有无金属分类:有金属光缆、无金属光缆;⑥按适用范围分类:中继光缆、海底光缆、用户光缆、局内光缆、长途光缆;⑦按所使用的光线分类:单模光缆、多模光缆、(阶跃型、渐变型)。
3.光缆的结构特点室外光缆主要有中心管式光缆、层绞式光缆及骨架式光缆三种结构,按使用光纤束与光纤带又可分为普通光缆与光纤带光缆等6种型式。
每种光缆的结构特点如下:①中心束管式光缆:光缆中心为松套管,加强构件位于松套管周围的光缆结构型式,如常见的GYXTW型光缆及GYXTW53型光缆,光缆芯数较小,通常为12芯以下。
图3-1中心束管式光缆结构②层绞式光缆:加强构件位于光缆的中心,5~12根松套管以绞合的方式绞合在中芯加强件上,绞合通常为SZ绞合。
此类光缆如G YT A、G YT S等,通过对松套管的组合可以得到较大芯数的光缆。
绞合层松套管的分色通常采用红、绿领示色谱来分色,用以区分不同的松套管及不同的光纤。
图3-2层绞式光缆结构③骨架式光缆:加强构件位于光缆中心,在加强构件上由塑料组成的骨架槽,光纤或光纤带位于骨架槽中,光纤或光纤带不易受压,光缆具有良好的抗压扁性能。
该种结构光缆在国内较少见,所占的比例较小。
光纤光缆的基础知识一、光纤1.光纤的定义光纤是光导纤维的简称,即用来通光传输的石英玻璃丝。
2.光纤的结构组成和作用1)光纤的构成:光纤是由光折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成,为了保护光纤不受外力和环境的影响,在包层的外面都加上一层塑料护套(也叫涂覆层)。
2)光纤各组成部分的作用:纤芯:siO2+GeO2(作用是导光通信)包层:siO2(作用是使全反射成为可能)涂覆层:光固化丙烯酸环氧树脂或热固化的硅酮树脂(作用是防止光纤表面受损产生微裂纹,将光纤表面与环境中的水分、化学物质隔开,防止已有的微小裂纹逐步生长扩大)3.光纤的分类A:按组成光纤的材料分类:玻璃(石英)光纤、塑料光纤;B:按光纤横截面上折射率分布分类:有突变型光纤(普通单模光纤)、渐变型光纤(多模光纤)、阶跃型光纤等;C:按光纤传输模式分类:多模光纤、单模光纤等。
单模光纤中光偏振状态要传输过程中是否保持不变,又可分为偏振模保持光纤和非偏振模保持光纤;D:按工作波长窗口分类:长波长光纤和短波长光纤等注:单模光纤是指只能传输一种模式(基模或最低阶模)的光纤,其信号畸变很小。
多模光纤是一种能承载多种模式的光纤,即能够允许多个传导模的通过。
模是指光在光纤中的传输方式(单模/多模)。
单模光纤具有很小的芯径,以确保其传输单模,但是其包层直径要比芯径在十多倍,以避免光的损耗。
单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点,作为一种理想的光通信媒介,在全世界得到及为广泛的应用。
4.光纤的特性A:几何特性和光学特性(主要针对单模光纤)纤芯直径:A、多模光纤(50um/62.5um两种标称直径)B、单模光纤(8.3um)包层直径:125.0±1.0um包层不圆度:≤1.0%涂层外径:245±5.0um纤芯、包层同心度:≤0.5um翘曲度:曲率半径≥4.0m模场直径:指光纤中基模场的电场强度随空间的分布。
它描述了单模光纤中光能集中程度的参量。
光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍一、光纤通信概述光纤通信是一种基于光纤传输信息的技术,它利用光的特性实现信号的传输和处理。
与传统的铜线和无线通信相比,光纤通信具有更高的带宽、更低的信号衰减和更远的传输距离等优点,因此成为国际上普遍采用的通信方式之一。
光纤通信系统通常由三部分组成:光源、传输介质和接收器。
其中,光源产生光信号,光纤负责传输;光接收器接收信号并将其转化为电信号。
光源可以是半导体激光器、发光二极管等,而光接收器则可以是光电二极管、光二极管等。
光纤通信系统具有以下优点:1.高速传输:光纤的传输速度很快,可达到每秒数十亿位的传输速率,远高于传统的铜线通信。
2.信号衰减小:由于光纤中传播的是光信号,而光信号的衰减比电信号小很多,因此在长距离传输时,光纤的信号衰减相对较小,传输质量更好。
3.安全可靠:由于光信号无法被窃听和干扰,因此光纤通信更安全可靠。
二、光纤和光缆基础知识介绍1. 光纤光纤是将光束导入硅基、石英等材料中传播的一种技术。
一般由芯、包层和包覆层组成。
芯是载流介质,包层是用来防止信号泄漏的介质,包覆层是用来保护光纤的外层。
光纤的类型主要有多模光纤和单模光纤两种。
多模光纤的芯的直径一般为50或62.5微米,单模光纤的芯的直径只有几个微米左右。
单模光纤的优点在于传输质量更好,由于芯的直径小,所以功率损失更少,传输距离也更远,但造价也较高。
2. 光缆光缆是用来保护和传输光纤的一种材料。
它主要由光纤、护套、铠装层和防水层等组成。
光缆的护套一般由PVC、LSZH和PE等材料构成,不同的护套材料具有不同的特性,一般用于不同的场合。
光缆比较脆弱,需要特别的保护,因此在光缆的外层一般要铺设防水层、铠装层等来进行保护。
其中的防水层主要作用是保护光缆不能被水泡,铠装层则是为了防止外力对光缆的影响。
三、总结光纤通信是一种现代化的通信技术,它具有高速传输、信号衰减小和安全可靠等优点。
光纤通信系统由光源、传输介质和接收器三部分组成。
光纤、光缆的基本知识(非常实用)1.简述光纤的组成。
答:光纤由两个基本部分组成:由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。
2.描述光纤线路传输特性的基本参数有哪些?答:包括损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径等。
3.产生光纤衰减的原因有什么?答:光纤的衰减是指在一根光纤的两个横截面间的光功率的减少,与波长有关。
造成衰减的主要原因是散射、吸收以及由于连接器、接头造成的光损耗。
4.光纤衰减系数是如何定义的?答:用稳态中一根均匀光纤单位长度上的衰减(dB/km)来定义。
5.插入损耗是什么?答:是指光传输线路中插入光学部件(如插入连接器或耦合器)所引起的衰减。
6.光纤的带宽与什么有关?答:光纤的带宽指的是:在光纤的传递函数中,光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB时的调制频率。
光纤的带宽近似与其长度成反比,带宽长度的乘积是一常量。
7.光纤的色散有几种?与什么有关?答:光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽,包括模色散、材料色散及结构色散。
取决于光源、光纤两者的特性。
8.信号在光纤中传播的色散特性怎样描述?答:可以用脉冲展宽、光纤的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述。
9.什么是截止波长?答:是指光纤中只能传导基模的最短波长。
对于单模光纤,其截止波长必须短于传导光的波长。
10.光纤的色散对光纤通信系统的性能会产生什么影响?答:光纤的色散将使光脉冲在光纤中传输过程中发生展宽。
影响误码率的大小,和传输距离的长短,以及系统速率的大小。
11.什么是背向散射法?答:背向散射法是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。
光纤中的光功率绝大部分为前向传播,但有很少部分朝发光器背向散射。
在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线,从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减,而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。
12.光时域反射计(OTDR)的测试原理是什么?有何功能?答:OTDR基于光的背向散射与菲涅耳反射原理制作,利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息,可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等,是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
光纤光缆基础知识1. 光纤的结构是怎么样的?光纤裸纤一般分为三层:纤芯、包层和涂覆层。
光纤的结构:光纤纤芯和包层是由不同折射率的玻璃组成,中心为高折射率玻璃纤芯(掺锗二氧化硅),中间为低折射率硅玻璃包层(纯二氧化硅)。
光以一特定的入射角度射入光纤,在光纤和包层间发生全发射(由于包层的折射率稍低于纤芯),从而可以在光纤中传播。
涂覆层的主要作用是保护光纤不受外界的损伤,同时又增加光纤的柔韧性。
正如前面所述,纤芯和包层都是玻璃材质,不能弯曲易碎,涂覆层的使用则起到保护并延长光纤寿命的作用。
2.光缆的组成光纤由纯石英以特别的工艺拉丝成比头发还细中间有几介质的玻璃管,它的质地脆易断,因此需要外加一层保护层。
光纤外层加上塑料保护套管及塑料外皮就成了光缆。
光缆包含光纤,光纤就是光缆内的玻璃纤维,广泛上来说光纤是光缆,都是一种传输介质。
但严格意义上讲,两者是不相同的产品,光纤和光缆的区别:光纤是一种传输光束的细而柔软的媒质。
多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。
所以光纤是光缆的核心部分,光纤经过一些构件极其附属保护层的保护就构成了光缆。
3.光纤的工作波长?光是由它的波长来定义,在光纤通信中,使用的光是在红外区域中的光,此处光的波长大于可见光。
在光纤通信中,典型的波长是800到1600nm,其中最常用的波长是850nm、1310nm和1550nm。
在选择传输波长时,主要综合考虑光纤损耗和散射。
目的是通过向最远的距离、以最小的光纤损耗来传输最多的数据。
在传输中信号强度的损耗就是衰减。
衰减度与波形的长度有关,波形越长,衰减越小。
光纤中使用的光在850、1310、1550nm处的波长较长,故此光纤的衰减较小,这也导致较少的光纤损耗。
并且这三个波长几乎具有零吸收,最为适合作为可用光源在光纤中传输。
4.最小色散波长和最小损耗波长在目前商用光纤中,什么波长的光具有最小色散?什么波长的光具有具有最小损耗?1310nm波长的光具有最小色散,1550nm波长的光具有最小损耗。
光纤和光缆基础知识一、光纤1. 光纤结构光纤(Optical Fiber)是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。
纤芯的折射率比包层稍高,损耗比包层更低,光能量主要在纤芯内传输。
包层为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。
图1示出光纤的外形。
设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2,光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。
纤芯和包层的相对折射率差△=( n1-n2)/n1的典型值,一般单模光纤为0.3%~0.6%,多模光纤为1%~2%。
△越大,把光能量束缚在纤芯的能力越强,但信息传输容量却越小。
图1 光纤的外形2.光纤类型光纤种类很多,这里只讨论作为信息传输波导用的由高纯度石英(SiO2)制成的光纤。
实用光纤主要有三种基本类型,图2示出其横截面的结构和折射率分布,光线在纤芯传播的路径,以及由于色散引起的输出脉冲相对输入脉冲的畸变。
这些光纤的主要特征如下。
突变型多模光纤 (Step-Index Fiber, SIF) 如图2(a),纤芯折射率为n1保持不变,到包层突然变为n2。
这种光纤一般纤芯直径2a=50~80μm,光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点是信号畸变大。
渐变型多模光纤 (Graded-Index Fiber, GIF) 如图2(b),在纤芯中心折射率最大为n1,沿径向r向外围逐渐变小,直到包层变为n2。
这种光纤一般纤芯直径2a为50μm,光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播,特点是信号畸变小。
单模光纤 (Single-Mode Fiber, SMF) 如图2(c) 折射率分布和突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10μm,光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。
因为这种光纤只能传输一个模式(两个偏振态简并),所以称为单模光纤,其信号畸变很小。
图2 三种基本类型的光纤(a)突变型多模光纤; (b)渐变型多模光纤; (c)单模光纤相对于单模光纤而言,突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大,可以容纳数百个模式,所以称为多模光纤。
渐变型多模光纤和单模光纤,包层外径2b都选用125μm。
实际上,根据应用的需要,可以设计折射率介于SIF和GIF之间的各种准渐变型光纤。
为调整工作波长或改善色散特性,可以在图2(c)常规单模光纤的基础上,设计许多结构复杂的特种单模光纤。
最有用的若干典型特种单模光纤的横截面结构和折射率分布示于图3,这些光纤的特征如下。
双包层光纤如图3(a)所示,折射率分布像W形,又称为W型光纤。
这种光纤有两个包层,内包层外直径2a′与纤芯直径2a的比值a′/a≤2。
适当选取纤芯、外包层和内包层的折射率n1、n2和n3,调整a值,可以得到在1.3~1.6μm之间色散变化很小的色散平坦光纤(Dispersion-Flattened Fiber,DFF),或把零色散波长移到1.55μm的色散移位光纤(Dispersion-Shifted Fiber,DSF)。
三角芯光纤如图3(b)所示,纤芯折射率分布呈三角形,这是一种改进的色散移位光纤。
这种光纤在1.55μm有微量色散,有效面积较大,适合于密集波分复用和孤子传输的长距离系统使用,康宁公司称它为长距离系统光纤,这是一种非零色散光纤。
椭圆芯光纤如图3(c)所示,纤芯折射率分布呈椭圆形。
这种光纤具有双折射特性,即两个正交偏振模的传输常数不同。
强双折射特性能使传输光保持其偏振状态,因而又称为双折射光纤或偏振保持光纤。
图3 典型特种单模光纤(a)双包层; (b)三角芯; (c)椭圆形以上各种特征不同的光纤,其用途也不同。
突变型多模光纤信号畸变大,相应的带宽只有10~20MHz·km,只能用于小容量(8Mb/s以下)短距离(几km以内)系统。
渐变型多模光纤的带宽可达1~2GHz·km,适用于中等容量(34~140Mb/s)中等距离(10~20km)系统。
大容量(565Mb/s~2.5Gb/s)长距离(30km以上)系统要用单模光纤。
特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平。
1.55μm色散移位光纤实现了10Gb/s容量的100km的超大容量超长距离系统。
色散平坦光纤适用于波分复用系统,这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。
三角芯光纤有效面积较大,有利于提高输入光纤的光功率,增加传输距离。
外差接收方式的相干光系统要用偏振保持光纤,这种系统最大优点是提高接收灵敏度,增加传输距离。
3. 光纤种类和应用1)光纤种类(1) 多模光纤①结构两种多模光纤结构,如图4和图5所示。
通常,光纤的纤芯用来导光,包层保证光全反射只发生在芯内,涂覆层则为保护光纤不受外界作用和吸收诱发微变的剪切应力。
表1列出了当今常用的AI类多模光纤的结构尺寸参数。
图4 梯度型多模光纤结构图5 阶跃型多模光纤结构表1 Al 类多模光纤的结构尺寸参数② 种类A. 梯度型多模光纤梯度型多模光纤包括Ala 、Alb 、Alc和Ald 类型。
它们可用多组分玻璃或掺杂石英玻璃制得。
为降低光纤衰减,梯度型多模光纤的制备选用的材料纯度比大多数阶跃型多模光纤材料纯度高得多。
正是由于折射率呈梯度分布和更低的衰减,所以梯度型多模光纤的性能比阶跃型多模光纤性能要好得多。
一般在直径(包括缓冲护套)相同的情况下,梯度型多模光纤的芯径大大小于阶跃型多模光纤,这就赋予梯度型多模光纤更好的抗弯曲性能。
四种梯度型多模光纤的传输性能及应用场合,如表2所列。
表2 四种梯度型多模光纤的传输性能及应用场合B. 阶跃型多模光纤阶跃型多模光纤A2、A3和A4三类九个品种。
它们可选用多组分玻璃或掺杂玻璃或塑料作为芯、包层来制成光纤。
由于这些多模光纤具有大的纤芯和大的数值孔径,所以它们可更为有效地与非相干光源,例如发光二极管(LED)耦合。
链路接续可通过价格低廉的注塑型连接器,从而降低整个网络建设费用。
因此,阶跃型多模光纤,特别是A4类塑料光纤将在短距离通信中扮演着重要的角色。
A2、A3和A4三类阶跃型多模光纤的传输性能和应用场合,如表3所列。
表3 三类九种阶跃型多模光纤的传输性能及应用场合(2) 单模光纤①结构单模光纤的结构,如图6所示。
单模光纤具有小的芯径,以确保其传输单模,但是其包层直径要比芯径大十多倍,以避免光损耗。
单模光纤结构的各部分作用与多模光纤类似,与多模光纤所不同的是用与波长有关的模场直径w。
来表示芯直径。
表4和表5分别列出了当今光纤通信工程中广泛使用的B1.1和B4两类单模光纤的尺寸参数。
图6 阶跃型单模光纤结构表4 B1.1类单模光纤的结构尺寸参数表5 B4类单模光纤的结构尺寸参数②分类单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点,作为一种理想的光通信传输媒介,在全世界得到极为广泛的应用。
目前,随着信息社会的到来,人们研究出了光纤放大器、时分复用、波分复用和频分复用技术,从而使单模光纤的传输距离、通信容量和传输速率进一步提高。
值得指出的是,光纤放大器延伸了传输距离,复用技术在带来的高速率、大容量信号传输的同时,使色散、非线性效应对系统的传输质量的影响增大。
因此,人们专门研究开发了几种光纤:色散位移光纤、非零色散位移光纤、色散平坦光纤和色散补偿光纤,它们在解决色散和非线性效应问题上各有独道之处。
按照零色散波长和截止波长位移与否可将单模光纤分为5种,国际电信联盟电信标准化部门ITU-T在2000年10月对其中4种单模光纤已给出最新建议:G.652、G.653、G.654和G.655光纤。
单模光纤的分类、名称、IEC和ITU-T命名对应关系如下:名称 ITU-T IEC非色散位移单模光纤 G.652:A、B、C B1.1和B1.3单模光纤色散位移单模光纤 G.653 B2截止波长位移单模光纤 G.654 B1.2非零色散位移单模光纤 G.655:A、B B4色散补偿单模光纤A.非色散位移单模光纤2000年10月国际电信联盟第15专家组会议通过了非色散位移单模光纤(ITU-T G.652)最新标准文本、即按G.652光纤的衰减、色散、偏振模色散、工作波长范围及其在不同的传输速率的SDH系统的应用情况,将G.652光纤进一步细分为G.652A、G.652B和G.652C。
究其实质而言,G.652光纤可分为两种,即常规单模光纤(G.652A 和G.652B)和低水峰单模光纤(G.652C)。
a.常规单模光纤常规单模光纤于1983年开始商用。
常规单模光纤的性能特点是:(1)在1310nm 波长处的色散为零;(2)在波长为1550nm附近衰减系数最小,约为0.22dB/km,但在1550nm附近其具有最大色散系数,为17ps/(nm·km)。
(3)这种光纤工作波长即可选在1310nm波长区域,又可选在1550 nm波长区域,它的最佳工作波长在1310 nm区域。
这种光纤常称为“常规”或“标准”单模光纤。
它是当前使用最为广泛的光纤。
迄今为止,其在全世界各地累计铺设数量已高达7千万公里。
今天,绝大多数光通信传输系统都选用常规单模光纤。
这些系统包括在1310nm 和1550nm工作窗口的高速数字和CATV(Cable Television)模拟系统、然后,在1550nm 波长处的大色散成为高速系统中这种光纤中继距离延长的“瓶颈”。
利用常规单模光纤进行速率大于2.5Gbit/s的信号长途传输时,必须采取色散补偿措施进行色散补偿,并需引入更多的掺铒光纤放大器来补偿由引入色散补偿产生的损耗。
常规单模光纤(G.652A和G.652B)的色散,如图7所示。
常规单模光纤的传输性能及其应用场所,如表6所示。
图7 G.652光纤的色散表6 常规单模光纤的性能及应用b. 低水峰单模光纤为解决城域网发展面临着业务环境复杂多变、直接支持用户多、传输短(通常仅为50~80km)等问题,人们采取的解决方案是选用数十至上百个复用波长的高密集波分复用技术,即:将不同速率和性质的业务分配到不同的波长,在光路上进行业务量的选路和分插。
为此,需要研发出具有更宽的工作波长区的低水峰光纤(ITU-T G.652C) 来满足高密集波分城域网发展的需要。
众所周知,常规单模光纤G.652工作波长区窄的原因是1385nm附近高的水吸收峰。
在1385nm附近,常规G.652光纤中只要含有10-9量级个数的OH-离子就会产生几个分贝的衰减,使其在1350~1450nm的频谱区因衰减太高而无法使用。
为此,国外著名光纤公司都纷纷致力于研究消除这一高水峰的新工艺技术,从而研发出了工作波长区大大拓宽的低水峰光纤。
现以美国朗讯科技公司1998年研究出的低水峰光纤——全波光纤为例,说明该光纤的性能特点。
全波光纤与常规单模光纤G.652的折射率剖面一样。
所不同的是全波光纤的生产中采用一种新的工艺,几乎完全去掉了石英玻璃中的OH-离子,从而消除了由OH-离子引起的附加水峰衰减。