什么是光纖_光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)
光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維,可作為光傳導(dǎo)工具。那么你對光纖了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是光纖的內(nèi)容,希望大家喜歡!
什么是光纖
微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中,使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常,光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)或一束激光將光脈沖傳送至光纖,光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。
在日常生活中,由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多,光纖被用作長距離的信息傳遞。
通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆,包覆后的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護(hù)層和絕緣層可防止周圍環(huán)境對光纖的傷害,如水、火、電擊等。光纜分為:纜皮、芳綸絲、緩沖層和光纖。光纖和同軸電纜相似,只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。
在多模光纖中,芯的直徑是50μm和62.5μm兩種, 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm,常用的是9/125μm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套, 俗稱包層,包層使得光線保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套,即涂覆層,用來保護(hù)包層。光纖通常被扎成束,外面有外殼保護(hù)。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體,它質(zhì)地脆,易斷裂,因此需要外加一保護(hù)層。
說明:9/125μm指光纖的纖核為9μm,包層為125μm,9/125μm是單模光纖的一個重要的特征,50/125μm指指光纖的纖核為50μm,包層為125μm,50/125μm是多模光纖的一個重要的特征。
其中金磚國家光纜計劃是直接連通5個金磚國家的海底光纜項(xiàng)目,將于2014年初開工,2015年中啟用。該項(xiàng)目總長3.4萬千米,其中直接連通5個金磚國家的海底光纜長約2.4萬千米。
2013年,全球100G光纖的收入預(yù)計將首次超過10億美元。該公司分析了2013年一季度全球光網(wǎng)絡(luò)市場的財務(wù)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了一些趨勢,包括一個令人失望的趨勢,即市場的總體增長仍然是困難的,只有日本的富士公司利潤逐年增長。
雖然光纖市場在第一季度出現(xiàn)衰退的情況并不少見,但這次下降令人擔(dān)憂是因?yàn)檫@已經(jīng)是連續(xù)第五個季度市場有所下降,并且季度收入達(dá)到六年來的最低值。
100G光纖的情況較為樂觀,不管環(huán)比、同比都表現(xiàn)出強(qiáng)勁增長。2013年一季度,100G光纖的出貨量較2012年四季度增長了41%,收入較2012年四季度增長了24%。以此計算,年收入有望首次超過10億美元。2013年一季度,有20家供應(yīng)商出售100G光纖,將有更多的廠商加入市場競爭。供應(yīng)商持謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度,短期訂單量看漲,長期訂單量并不樂觀。
光纖的分類
根據(jù)不同光纖的分類標(biāo)準(zhǔn)的分類方法,同一根光纖將會有不同的名稱。
按光纖的材料分類
按照光纖的材料,可以將光纖的種類分為石英光纖和全塑光纖。
石英光纖一般是指由摻雜石英芯和摻雜石英包層組成的光纖。這種光纖有很低的損耗和中等程度的色散。目前通信用光纖絕大多數(shù)是石英光纖。
全塑光纖是一種通信用新型光纖,尚在研制、試用階段。全塑光纖具有損耗大、纖芯粗(直徑100~600μm)、數(shù)值孔徑(NA)大(一般為0.3~0.5,可與光斑較大的光源耦合使用)及制造成本較低等特點(diǎn)。目前,全塑光纖適合于較短長度的應(yīng)用,如室內(nèi)計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和船舶內(nèi)的通信等。
按光纖剖面折射率分布分類
按照光纖剖面折射率分布的不同,可以將光纖的種類分為階躍型光纖和漸變型光纖。
按傳輸模式分類
按照光纖傳輸?shù)哪J綌?shù)量,可以將光纖的種類分為多模光纖和單模光纖。
單模光纖是只能傳輸一種模式的光纖。單模光纖只能傳輸基模(最低階模),不存在模間時延差,具有比多模光纖大得多的帶寬,這對于高碼速傳輸是非常重要的。單模光纖的模場直徑僅幾微米(μm),其帶寬一般比漸變型多模光纖的帶寬高一兩個數(shù)量級。因此,它適用于大容量、長距離通信。
按照國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分類(按照ITU-T 建議分類)
為了使光纖具有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),國際電信聯(lián)盟(ITU-T)制定了統(tǒng)一的光纖標(biāo)準(zhǔn)(G 標(biāo)準(zhǔn))。按照ITU-T 關(guān)于光纖的建議,可以將光纖的種類分為:
G.651 光纖(50/125μm 多模漸變型折射率光纖)
G.652 光纖(非色散位移光纖)
G.653 光纖(色散位移光纖DSF)
G.654 光纖(截止波長位移光纖)
G.655 光纖(非零色散位移光纖)。
為了適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展需要,目前G.652 類光纖已進(jìn)一步分為了G.652A、G.652B、G.652C 三個子類,G.655 類光纖也進(jìn)一步分為了G.655A、G.655B 兩個子類。
按照IEC 標(biāo)準(zhǔn)分類,IEC 標(biāo)準(zhǔn)將光纖的種類分為
A 類多模光纖:
A1a 多模光纖(50/125μm 型多模光纖)
A1b 多模光纖(62.5/125μm 型多模光纖)
A1d 多模光纖(100/140μm 型多模光纖)
B 類單模光纖:
B1.1 對應(yīng)于G652 光纖,增加了B1.3 光纖以對應(yīng)于G652C 光纖
B1.2 對應(yīng)于G654 光纖
B2 光纖對應(yīng)于G.653 光纖
B4 光纖對應(yīng)于G.655 光纖
光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)
直到1960年,美國科學(xué)家Maiman發(fā)明了世界上第一臺激光器后,為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年,人們對光傳輸介質(zhì)進(jìn)行了攻關(guān),終于制成了低損耗光纖,從而奠定了光通訊的基石。從此,光通訊進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。
光纖傳輸有許多突出的優(yōu)點(diǎn):
頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高,可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。在VHF頻段,載波頻率為48.5MHz~300Mhz。帶寬約250MHz,只能傳輸27套電視和幾十套調(diào)頻廣播??梢姽獾念l率達(dá)100000GHz,比VHF頻段高出一百多萬倍。盡管由于光纖對不同頻率的光有不同的損耗,使頻帶寬度受到影響,但在最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá)30000GHz。目前單個光源的帶寬只占了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫,好的單模光纖可達(dá)10GHz以上),采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個光載波,進(jìn)行波分復(fù)用,可以容納上百萬個頻道。
損耗低
在同軸電纜組成的系統(tǒng)中,最好的電纜在傳輸800MHz信號時,每公里的損耗都在40dB以上。相比之下,光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多,傳輸1.31um的光,每公里損耗在0.35dB以下若傳輸1.55um的光,每公里損耗更小,可達(dá)0.2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍,使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外,光纖傳輸損耗還有兩個特點(diǎn),一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引入均衡器進(jìn)行均衡;二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動。
重量輕
因?yàn)楣饫w非常細(xì),單模光纖芯線直徑一般為4um~10um,外徑也只有125um,加上防水層、加強(qiáng)筋、護(hù)套等,用4~48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm,比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多,加上光纖是玻璃纖維,比重小,使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn),安裝十分方便。
抗干擾能力強(qiáng)
因?yàn)楣饫w的基本成分是石英,只傳光,不導(dǎo)電,不受電磁場的作用,在其中傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶艌龅挠绊?,故光纖傳輸對電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。也正因?yàn)槿绱耍诠饫w中傳輸?shù)男盘柌灰妆桓`聽,因而利于保密。
保真度高
因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大,不會因?yàn)榉糯笠胄碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好,就可高保真地傳輸電視信號。實(shí)際測試表明,好的調(diào)幅光纖系統(tǒng)的載波組合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交調(diào)指標(biāo)cM也在60dB以上,遠(yuǎn)高于一般電纜干線系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)。
工作性能可靠
我們知道,一個系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多,發(fā)生故障的機(jī)會越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個放大器),可靠性自然也就高,加上光纖設(shè)備的壽命都很長,無故障工作時間達(dá)50萬~75萬小時,其中壽命最短的是光發(fā)射機(jī)中的激光器,最低壽命也在10萬小時以上。故一個設(shè)計良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非常可靠的。
成本不斷下降
目前,有人提出了新摩爾定律,也叫做光學(xué)定律(Optical Law)。該定律指出,光纖傳輸信息的帶寬,每6個月增加1倍,而價格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展,為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富,隨著技術(shù)的進(jìn)步,成本還會進(jìn)一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價格會越來越高。顯然,今后光纖傳輸將占絕對優(yōu)勢,成為建立全省、以至全國有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。
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