光纜的定義及基礎(chǔ)知識(shí)

光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號(hào)，以玻璃或有機(jī)玻璃等為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。它由纖維芯、包層和保護(hù)套組成。

光纜中心光纖使用光子在一股超高純硅(在有些情況下為塑料)上傳輸數(shù)字信號(hào)。光子在光纖上傳送時(shí)的阻力可以忽略。根據(jù)Codenoll Technologies Corporation的 Michael Coden的說法,硅是如此之純,以至于由純化硅組成的4km厚的窗戶產(chǎn)生的視覺感受與4mm厚的玻璃窗相同。隨著光學(xué)系統(tǒng)要求的增加,光纜的純度變得更為重要。Corning和Lucent的最好光纖除了極少的微量鐵元素和其他金屬以及氫氧離子外,沒有任何其他雜質(zhì),而存在氫氧離子是因?yàn)楣饫|中具有水分子。

需要注意的是光學(xué)系統(tǒng)在紅外線范圍內(nèi)操作,但為了清晰起見,通常使用“光”這個(gè)詞。　

光纖將光從一端引導(dǎo)到另一端。信號(hào)在一端由LED(發(fā)光二極管)或半導(dǎo)體激光器射入。LED可以產(chǎn)生高達(dá)大約300Mbit/s的信號(hào)。激光器可以產(chǎn)生幾個(gè)Gbit/s的信號(hào)。LED用于短距離光學(xué)鏈路,如企業(yè)骨干網(wǎng),而激光器用于較長(zhǎng)距離的網(wǎng)絡(luò)。激光器還能產(chǎn)生遠(yuǎn)程骨干鏈路所需的更高功率級(jí)別。

如下表所示,激光器在接近紅外范圍的“窗口”中產(chǎn)生光。窗口是為光學(xué)傳輸而優(yōu)化的紅外范圍。為了闡明光纖系統(tǒng)所用的術(shù)語,ITU最近定義了下列光譜帶。這些定義的目的僅僅是為了分類。

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圖F-5說明光纜的結(jié)構(gòu)。其芯線是光從中傳輸?shù)耐该鞴?或塑料)。覆層是包圍芯線的玻璃外殼。覆層的作用就像一面鏡子,將光反射回芯線中。覆層本身覆蓋有一個(gè)塑料層,必要時(shí)還覆蓋有強(qiáng)度材料。

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圖F-6說明光通過光纖時(shí)采用的不同路徑,這將取決于光纖的類型。如果芯線粗,且芯線和覆層間有尖銳的躍變,則高階光線將遵循反射路徑,而低階模式將遵循較直的路徑。這會(huì)導(dǎo)致有些光線在不同的時(shí)間到達(dá)源,這種現(xiàn)象稱為模式散射,后面將對(duì)之進(jìn)行討論。色散限制了光纖距離。多模光纖可幫助解決此問題,或者可以像單模式光纖中一樣使用小芯線。后面給出的Bell Labs Web站點(diǎn)有一個(gè)動(dòng)畫,它演示光在光纖中傳輸?shù)姆绞健?

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塑料芯線光纖用于短程應(yīng)用,如飛機(jī)布線和一些建筑物的布線。本主題的其余部分講述基于硅的光纖。硅光纖分為用于短距離連接(LAN、校園網(wǎng)和短程城域網(wǎng))的多模光纖和用于長(zhǎng)距離連接(跨國(guó)網(wǎng)絡(luò)和洲際海底鏈路)的單模光纖。前者的光源通常是LED,而后者的光源是激光器。長(zhǎng)距離光纖光纜通常每條光纜是由100到800根光纖集合在一起而組成的。