光纤电缆基础知识讲解

近年来，光纤或光纤和光纤电缆的成本有所下降，使其在更多电信和数据网络应用的经济范围内。因此，光纤现在被广泛使用，并构成了大多数电信网络和许多局域网数据网络的骨干。

虽然在建立光纤链路（光纤链路）时使用了许多组件，但光纤布线显然是关键因素。

光纤结构

光纤技术依赖于这样一个事实，即可以沿着适当构造的细光纤发送光束。光纤电缆由玻璃芯或二氧化硅芯组成。光纤的纤芯被一种类似的材料包围，即玻璃或二氧化硅，称为包层，其折射率略低于纤芯的折射率。研究发现，即使包层的折射率略高，通过纤芯的光也会发生全内反射，从而包含在光纤纤芯内。

在覆层外面放置了一个塑料护套。这用于为光纤本身提供保护。除此之外，光纤通常成束组合在一起，并由整体外护套保护。这不仅提供了进一步的保护，而且还有助于将光纤保持在一起。

光纤类型

可以使用多种不同类型的光纤电缆，并且可以通过多种方式区分类型。主要分为两类：

阶梯索引光纤布线

渐变折射率光纤布线

阶跃折射率电缆是指芯线和包层之间的折射率发生阶跃变化的电缆。这种类型是更常用的。另一种类型，如名称所示，在纤维直径上更缓慢地变化。使用这种类型的电缆，光线被折射到电缆的中心。

光纤或光纤也可以分为单模光纤和多模光纤。文献中经常提到单模光纤和多模光纤。

单模光纤这种形式的光纤是当今几乎完全使用的类型。研究发现，如果将光纤的直径减小到几个波长的光，那么光只能沿直线传播，不会从光纤的一侧反射到另一侧。由于光只能在这种单一模式下传播，因此这种类型的电缆称为单模光纤。通常，单模光纤纤芯的直径约为 8 到 10 微米，比一根头发小得多。

单模光纤不受多模态色散的影响，这意味着它具有更宽的带宽。带宽的主要限制是所谓的色散，其中不同的颜色，即波长以不同的速度传播。光缆的色散发生在光纤本身的中心。结果发现，短波长为负波，长波长为正。因此，单模光纤的波长色散为零。这通常发生在 1310 nm 左右的波长处，这就是该波长被广泛使用的原因。

单模光纤的缺点是制造时需要高公差，这增加了其成本。与此相反，它提供了卓越的性能，特别是对于长距离运行，这意味着已经对单模光纤进行了大量开发以降低成本。

多模光纤这种形式的光纤比单模光纤具有更大的直径，直径通常约为 50 微米，这使得它们比单模光纤更容易制造。

多模光纤具有许多优点。由于它比单模光纤具有更宽的直径，因此它可以捕获来自光源的光，并以高效率将其传递到接收器。因此，它可以与低成本的发光二极管一起使用。除此之外，更大的直径意味着不需要高精度连接器。然而，这种形式的光纤布线比单模光纤具有更高的损耗水平，鉴于此，其使用成本比乍一看预期的要高。它还受到多模态色散的影响，这严重限制了可用带宽。因此，自 1980 年代中期以来，它一直没有被广泛使用。单模光缆是首选类型。

光纤内的衰减

尽管光纤电缆的性能远远优于其他形式的电缆，但它们仍然受到一定程度的衰减的影响。这是由以下几种影响引起的：

与杂质相关的损失光纤纤芯中总会有一定程度的杂质。这将导致光纤内的光被一些吸收。一个主要的杂质是残留在纤维中的水。

与包层相关的损失当光线从包层和磁芯之间的界面反射时，光实际上会传播到磁芯一小段距离，然后再反射回来。这个过程会导致很小但很重要的损耗，并且是沿光纤电缆的信号整体衰减的主要因素之一。

与波长相关的损耗研究发现，光纤中的信号衰减水平取决于所使用的波长。由于某些杂质，在某些波长下水平增加。

尽管衰减是一个问题，但仍然可以沿着单模光纤传输相当长的距离。数据速率高达 50 Gbps 的线路能够覆盖 100 km 的距离，而无需放大。

用于光纤的材料

用于光纤的材料主要有两种类型。这些是玻璃和塑料。它们具有截然不同的特性，因此由两种不同物质制成的纤维可用于非常不同的应用。

光纤尺寸

指定光纤电缆的主要方法之一是通过内芯和外部包层的直径。正如预期的那样，这些产品有行业标准，这有助于减少连接器、接头和装配所需的工具所需的配件种类。

大多数光纤的标准是包层为 125 微米 （um），外部保护涂层为 245 微米 （um）。多模光纤的纤芯尺寸为 50 或 62.5 微米，而单模光纤的标准约为 8 至 10 微米。

在指定光纤电缆时，直径通常构成电缆规格的主要部分。纤芯直径为 50 微米、包层直径为 125 微米的多模光纤称为 50/125 光纤。

除了直径的规格外，还需要其他参数，例如损耗等，但这些元件与直径不同，并不构成电缆类型的一部分。

审核编辑：黄飞