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光纤光缆结构和分类

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2020-09-11 14:44:44    点击数:-   【
       光纤光缆是一种通信电缆,由两个或多个玻璃或塑料光纤芯组成,这些光纤芯位于保护性的覆层内,由塑料PVC外部套管覆盖。沿内部光纤进行的信号传输一般使用红外线。

电缆

       传送光波的介质波导。光纤是由成同心圆的双层透明介质构成的一种纤维。使用最广泛的介质材料是石英玻璃(SiO2)。内层介质称为纤芯,其折射率高于外层介质(称为包层)。通过在石英玻璃中掺锗、磷、氟、硼等杂质的方法调节纤芯或包层的折射率。通信用光纤的传输波长主要为0.8~1.7微米的近红外光。光纤的芯径因类型而异,通常为数微米到100微米,外径大多数约为 125微米,它的外面有塑料被覆层。
        光纤通信是现代信息传输的重要方式之一。它具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点。
       光纤传输基于可用光在两种介质界面发生全反射的原理。突变型光纤,n1为纤芯介质的折射率,n2为包层介质的折射率,n1大于n2,进入纤芯的光到达纤芯与包层交界面(简称芯-包界面)时的入射角大于全反射临界角θc时,就能发生全反射而无光能量透出纤芯,入射光就能在界面经无数次全反射向前传输。原来
       当光纤弯曲时,界面法线转向,入射角度小,因此一部分光线的入射角度变得小于θc而不能全反射。但原来入射角较大的那些光线仍可全反射,所以光纤弯曲时光仍能传输,但将引起能量损耗。通常,弯曲半径大于50~100毫米时,其损耗可忽略不计。微小的弯曲则将造成严重的“微弯损耗”。
       光缆结构
       按照被覆光纤在光缆中所处的状态,光缆有紧结构与松结构两类。骨架型光缆是一种典型的松结构。光纤埋在骨架外周螺旋槽中,有活动余地。这种光缆隔离外力和防止微弯损耗的特性较好。图2b的绞合型光缆当使用紧包光纤时是一种典型的紧结构,被覆光纤被紧包于缆结构中,但绞合型光缆使用松包光纤时,由于光纤在二次被覆塑料管中可以活动,仍属松结构。绞合型光缆的成缆工艺较为简单,性能良好。此外,还有带状光缆、单芯光缆等结构类型。
       各种光缆中都有增强件,用以承载拉力。它由具有高弹性模量的高强度材料制成,常用的有钢丝、高强度玻璃纤维和高模量合成纤维芳纶等。增强件使光缆在使用应力下只产生极低的伸长形变(例如小于0.5%),以保护光纤免受应力或只承受极低的应力,以防光纤断裂。
       光缆的护套结构和材料视使用环境和要求而定,与同样使用条件下的电缆基本相同。按照光缆的使用环境分,有架空光缆、直埋光缆、海底光缆、野战光缆等。
       光纤分类
       突变型
       纤芯部分折射率不变,而在芯-包界面折射率突变。纤芯中光线轨迹呈锯齿形折线。这种光纤模间色散大,带宽只有几十兆赫·公里。常做成大芯径,大数值孔径(例如芯径为100微米,NA为0.30)光纤,以提高与光源的耦合效率,适用于短距离、小容量的通信系统。
       单模光纤
       当光纤的归一化频率ν<2.41时,光纤中只允许单一模式(基模)传输,就成为单模光纤。根据式(2),这种光纤芯径和数值孔径必然很小,一般芯径只有数微米,因此连接耦合难度大。由于是单模传输,消除了模间色散,在波长1.3微米附近材料色散又趋近于零,因此带宽极大(可达数百吉赫·公里)。单模光纤被视为今后大容量长途干线通信的主要传输线。
       玻璃光纤
       组成光纤的玻璃成分以SiO2为主,约占百分之几十,此外还含有碱金属、碱土金属、铅硼等的氧化物。它的特点是熔点低(1400摄氏度以下),可用传统的坩埚法拉丝,适于制做大芯径、大数值孔径光纤。这种光纤尚处于研制阶段,故应用不多。
此文关键字:光纤光缆

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