光纜歷史

中文名稱：

光纜

英文名稱：

 

 

optical fiber cable;optical [fiber] cable

 

光纜歷史

1976年，美國貝爾研究所在亞特蘭大建成第一條光纖通信實驗系統(tǒng)，采用了西方電氣公司制造的含有

  

光纜

144根光纖的光纜。1980年，由多模光纖制成的商用光纜開始在市內(nèi)局間中繼線和少數(shù)長途線路上采用。單模光纖制成的商用光纜于1983年開始在長途線路上采用。1988年，連接美國與英法之間的第一條橫跨大西洋海底光纜敷設(shè)成功，不久又建成了第一條橫跨太平洋的海底光纜。中國于1978年自行研制出通信光纜，采用的是多模光纖，纜心結(jié)構(gòu)為層絞式。曾先后在上海、北京、武漢等地開展了現(xiàn)場試驗。后不久便在市內(nèi)電話網(wǎng)內(nèi)作為局間中繼線試用，1984年以后，逐漸用于長途線路，并開始采用單模光纖。 通信光纜比銅線電纜具有更大的傳輸容量，中繼段距離長、體積小，重量輕，無電磁干擾，自1976年以后已發(fā)展成長途干線、市內(nèi)中繼、近海及跨洋海底通信、以及局域網(wǎng)、專用網(wǎng)等的有線傳輸線路骨干，并開始向市內(nèi)用戶環(huán)路配線網(wǎng)的領(lǐng)域發(fā)展，為光纖到戶、寬代綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)提供傳輸線路。

 

　　光纜網(wǎng)是信息高速路的基石

 

　　光纜是當(dāng)今信息社會各種信息網(wǎng)的主要傳輸工具。如果把“互聯(lián)網(wǎng)”稱作“信息高速公路”的話，那么，光纜網(wǎng)就是信息高速路的基石---光纜網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的物理路由。一旦某條光纜遭受破壞而阻斷，該方向的“信息高速公路”即告破壞。通過光纜傳輸?shù)男畔?，除了通常的電話、電報、傳真以外，現(xiàn)在大量傳輸?shù)倪€有電視信號，銀行匯款、股市行情等一刻也不能中斷的信息。目前，長途通信光纜的傳輸方式已由PDH向SDH發(fā)展，傳輸速率已由當(dāng)初的140MB/S發(fā)展到2.5GB/S、4×2.5GB/S、16×2.5GB/S甚至更高，也就是說，一對纖芯可開通3萬條、12萬條、48萬條甚至向更多話路發(fā)展。如此大的傳輸容量，光纜一旦阻斷不但給電信部門造成巨大損失，而且由于通信不暢，會給廣大群眾造成諸多不便，如計算機(jī)用戶不能上網(wǎng)、股票行情不能知曉、銀行匯兌無法進(jìn)行、異地存取成為泡影、各種信息無法傳輸。在邊遠(yuǎn)山區(qū)，一旦光纜中斷，就會使全縣甚至光纜沿線幾個縣在通信上與世隔絕，成為孤島。給黨政軍機(jī)關(guān)和人民群眾造成的損失是無法估量的。

 

　　第一部分　光纖理論與光纖結(jié)構(gòu)

光及其特性

　　1.光是一種電磁波

 

　　可見光部分波長范圍是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。目前光纖中應(yīng)用較多的是：850，1310，1550三種。

 

　　2.光的折射，反射和全反射。

 

　　因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

光纖結(jié)構(gòu)及種類

　　1.光纖結(jié)構(gòu)：

 

　　光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中 間為低折射率硅玻璃

  

光纜

包層（直徑一般為125μm），最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。

 

　　2.數(shù)值孔徑：

 

　　入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對于光纖的對接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&T CORNING）。

 

　　3.光纖的種類：

 

　　A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。

 

　　多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。

 

　　B.按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。

 

　　常規(guī)型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1310nm。

 

　　色散位移型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1310nm和1550nm。

 

　　C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。

 

　　突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。

 

　　漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。

 

　　4.常用光纖規(guī)格：

 

　　單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

 

　　多模：50/125μm，歐洲標(biāo)準(zhǔn)

 

　　62.5/125μm，美國標(biāo)準(zhǔn)

 

　　工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140μm，200/230μm

 

　　塑料：98/1000μm，用于汽車控制

光纖制造與衰減

　　1.光纖制造：

 

　　現(xiàn)在光纖制造方法主要有：管內(nèi)CVD（化學(xué)汽相沉積）法，棒內(nèi)CVD法，PCVD（等離子體化學(xué)汽相

  

電磁波

沉積）法和VAD（軸向汽相沉積）法。

 

　　2.光纖的衰減：

 

　　造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對接等。

 

　　本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

 

　　彎曲：光纖彎曲時部分光纖內(nèi)的光會因散射而損失掉，造成的損耗。

 

　　擠壓：光纖受到擠壓時產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。

 

　　雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

 

　　不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

 

　　對接：光纖對接時產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。

光纖的優(yōu)點

　　1.光纖的通頻帶很寬.理論可達(dá)30億兆赫茲。

 

　　2.無中繼段長.幾十到100多公里，銅線只有幾百米。

 

　　3.不受電磁場和電磁輻射的影響。

 

　　4.重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對雙絞線，其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜，直徑為0.5英寸，重量450P/KM。

 

　　5.光纖通訊不帶電，使用安全可用于易燃，易暴場所。

 

　　6.使用環(huán)境溫度范圍寬。

 

　　7.化學(xué)腐蝕，使用壽命長。

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