光纖電纜基礎知識講解

近年來，光纖或光纖和光纖電纜的成本有所下降，使其在更多電信和數據網絡應用的經濟范圍內。因此，光纖現在被廣泛使用，并構成了大多數電信網絡和許多局域網數據網絡的骨干。

雖然在建立光纖鏈路（光纖鏈路）時使用了許多組件，但光纖布線顯然是關鍵因素。

光纖結構

光纖技術依賴于這樣一個事實，即可以沿著適當構造的細光纖發送光束。光纖電纜由玻璃芯或二氧化硅芯組成。光纖的纖芯被一種類似的材料包圍，即玻璃或二氧化硅，稱為包層，其折射率略低于纖芯的折射率。研究發現，即使包層的折射率略高，通過纖芯的光也會發生全內反射，從而包含在光纖纖芯內。

在覆層外面放置了一個塑料護套。這用于為光纖本身提供保護。除此之外，光纖通常成束組合在一起，并由整體外護套保護。這不僅提供了進一步的保護，而且還有助于將光纖保持在一起。

光纖類型

可以使用多種不同類型的光纖電纜，并且可以通過多種方式區分類型。主要分為兩類：

階梯索引光纖布線

漸變折射率光纖布線

階躍折射率電纜是指芯線和包層之間的折射率發生階躍變化的電纜。這種類型是更常用的。另一種類型，如名稱所示，在纖維直徑上更緩慢地變化。使用這種類型的電纜，光線被折射到電纜的中心。

光纖或光纖也可以分為單模光纖和多模光纖。文獻中經常提到單模光纖和多模光纖。

單模光纖這種形式的光纖是當今幾乎完全使用的類型。研究發現，如果將光纖的直徑減小到幾個波長的光，那么光只能沿直線傳播，不會從光纖的一側反射到另一側。由于光只能在這種單一模式下傳播，因此這種類型的電纜稱為單模光纖。通常，單模光纖纖芯的直徑約為 8 到 10 微米，比一根頭發小得多。

單模光纖不受多模態色散的影響，這意味著它具有更寬的帶寬。帶寬的主要限制是所謂的色散，其中不同的顏色，即波長以不同的速度傳播。光纜的色散發生在光纖本身的中心。結果發現，短波長為負波，長波長為正。因此，單模光纖的波長色散為零。這通常發生在 1310 nm 左右的波長處，這就是該波長被廣泛使用的原因。

單模光纖的缺點是制造時需要高公差，這增加了其成本。與此相反，它提供了卓越的性能，特別是對于長距離運行，這意味著已經對單模光纖進行了大量開發以降低成本。

多模光纖這種形式的光纖比單模光纖具有更大的直徑，直徑通常約為 50 微米，這使得它們比單模光纖更容易制造。

多模光纖具有許多優點。由于它比單模光纖具有更寬的直徑，因此它可以捕獲來自光源的光，并以高效率將其傳遞到接收器。因此，它可以與低成本的發光二極管一起使用。除此之外，更大的直徑意味著不需要高精度連接器。然而，這種形式的光纖布線比單模光纖具有更高的損耗水平，鑒于此，其使用成本比乍一看預期的要高。它還受到多模態色散的影響，這嚴重限制了可用帶寬。因此，自 1980 年代中期以來，它一直沒有被廣泛使用。單模光纜是首選類型。

光纖內的衰減

盡管光纖電纜的性能遠遠優于其他形式的電纜，但它們仍然受到一定程度的衰減的影響。這是由以下幾種影響引起的：

與雜質相關的損失光纖纖芯中總會有一定程度的雜質。這將導致光纖內的光被一些吸收。一個主要的雜質是殘留在纖維中的水。

與包層相關的損失當光線從包層和磁芯之間的界面反射時，光實際上會傳播到磁芯一小段距離，然后再反射回來。這個過程會導致很小但很重要的損耗，并且是沿光纖電纜的信號整體衰減的主要因素之一。

與波長相關的損耗研究發現，光纖中的信號衰減水平取決于所使用的波長。由于某些雜質，在某些波長下水平增加。

盡管衰減是一個問題，但仍然可以沿著單模光纖傳輸相當長的距離。數據速率高達 50 Gbps 的線路能夠覆蓋 100 km 的距離，而無需放大。

用于光纖的材料

用于光纖的材料主要有兩種類型。這些是玻璃和塑料。它們具有截然不同的特性，因此由兩種不同物質制成的纖維可用于非常不同的應用。

光纖尺寸

指定光纖電纜的主要方法之一是通過內芯和外部包層的直徑。正如預期的那樣，這些產品有行業標準，這有助于減少連接器、接頭和裝配所需的工具所需的配件種類。

大多數光纖的標準是包層為 125 微米 （um），外部保護涂層為 245 微米 （um）。多模光纖的纖芯尺寸為 50 或 62.5 微米，而單模光纖的標準約為 8 至 10 微米。

在指定光纖電纜時，直徑通常構成電纜規格的主要部分。纖芯直徑為 50 微米、包層直徑為 125 微米的多模光纖稱為 50/125 光纖。

除了直徑的規格外，還需要其他參數，例如損耗等，但這些元件與直徑不同，并不構成電纜類型的一部分。

審核編輯：黃飛