一、光纖的概念
光纖(Optical fibre / Fibre optics)是光導纖維的簡寫,是一種由玻璃(二氧化硅)制成的纖維,可作為光傳導工具。
光纖傳輸(Optical fiber transmission),即以光導纖維為介質進行的數據、信號傳輸。光導纖維,不僅可用來傳輸模擬信號和數字信號,而且可以滿足視頻傳輸的需求。光纖傳輸一般使用光纜進行,單根光導纖維的數據傳輸速率能達幾Gbps,在不使用中繼器的情況下,傳輸距離能達幾十公里。
二、光纖的傳輸原理
光信號從一種介質進入到另一種介質時,會同時產生折射與反射現象。當介質1的折射率高於介質2,那么折射角度就會大於入射角度。當入射光從臨界角入射至介質1和介質2的介面處時,它的折射角度為90度,這時光信息不會進入介質2(圖例1)。當入射角度大於臨界角度時,將會產生全反射現象,則光信息會在介質1內傳輸不會進入介界2(圖例2),光纖通信的傳光原理就是采用了光纖的全反射效應。
圖例1
圖例2
三、光纖的構成
從內至外,依次是纖芯、包層、塗覆層。
塗覆層的作用是:增加光纖的機構強度和可彎曲性,對光纖進行保護。
纖芯和包層都是高純度二氧化硅,它們含有不同的摻雜劑,從而使得纖芯的折射率高於包層,因此,當光信號以合適的入射角進入纖芯后,就能在纖芯與包層之間形成全反射,從而實現對光的傳輸。
四、光纖的分類
根據不同的標准我們可以把光纖划分成不同的種類。在通信中常用光的傳播模式對光纖進行划分,也就是多模光纖和單模光纖。
多模光纖:常用光波波長是1.31um或1.55um,纖芯直徑是50um或62.5um。它的直徑遠大於光波波長,在這種情況下,允許光信號以多個角度入射進光纖進行傳輸,這種不同角度的光信號我們稱為不同的模,因此這種光纖稱為多模光纖。多模光纖在傳輸信號時,由於多個模式傳輸信號的速度不同,因此產生的色散比較大,時延、速率低等問題,多模光纖一般用於短距離的傳輸(多模光纖的顏色一般是橘色的)。
單模光纖:常用光波波長是1.31um或1.55um,纖芯直徑是9um,它與通信用的光波波長基本差不多,在這種情況下,光纖只允許與光纖軸方向一致的光信號進行傳輸,單模光纖的數據傳輸方式簡單來講,就是沿着光纖軸向以直線方式傳輸,傳輸的容量大,距離長,是當前光信號傳輸中最常用的介質。標識有SM字樣(單模光纖的顏色一般是黃色的)。
光纖的標准:
G.651:多模,主要用於短距傳輸(光波波長850um和1310um)。
G.652:單模,主要用於陸纜。
光信號的類型:
850nm信號:傳輸損耗大,適合短距傳輸(多模信號)。
13100nm信號:衰耗中等,適合較長距離傳輸(可以使用多模信號也可以使用單模信號傳輸)。
15500nm信號:衰耗小,適合長距離傳輸。
光纜的組成:一般由光纖、緩沖套管、加強芯、護套組成。常見光纖根據包含光纖數量的不同,可以分為6芯、8芯、12芯、48芯、96芯纜。
五、光纖的連接器件
光纖連接器的作用是把兩根光纖連接起來。使得發送光的信號能量能最大化的耦合到接收光纖中,實現了不同光口之間的互聯,光纖連接器根據它接口類型的不同,可以分為:
FC(Ferrule Connector):圓形、螺紋連接。
SC(Square Connector):方形、軸向插拔。
LC(Lucent Connector):方形、軸向插拔,高密度。
根據光纖對接時,光纖的截面設計可以分為:
FC型(Flat Contact):平面接觸。
PC型(Physical Contact):球面接觸。
APC型(Angle Physical Contact):斜球面接觸。
六、光纖跳線和光衰減器
光纖跳線主要用於把兩個不同的光纖接口連接起來。根據兩端的接口類型不同可以分為:FC-SC、FC-LC、FC-FC。
光衰減器主要用於光信號的衰減。使得接收端光功率在合適的范圍內避免過載。光衰減器可以分為:固定衰減器、機械可調衰減器、電可調衰減器、SFP衰減器。