光纤光缆是一种通讯电缆,由两个或多个玻璃或塑料光纤芯组成,这些光纤芯坐落维护性的覆层内,由塑料PVC外部套管掩盖。沿内部光纤进行的信号传输一般运用红外线。
传送光波的介质波导。光纤是由成同心圆的双层通明介质构成的一种纤维。运用最广泛的介质资料是石英玻璃(SiO2)。内层介质称为纤芯,其折射率高于外层介质(称为包层)。经过在石英玻璃中掺锗、磷、氟、硼等杂质的办法调理纤芯或包层的折射率。通讯用光纤的传输波长首要为0.8~1.7微米的近红外光。光纤的芯径因类型而异,一般为数微米到100微米,外径大多数约为 125微米,它的外面有塑料被覆层。
光纤通讯是现代信息传输的重要方法之一。它具有容量大、中继间隔长、保密性好、不受电磁搅扰和节约铜材等长处。
光纤传输依据可用光在两种介质界面发生全反射的原理。骤变型光纤,n1为纤芯介质的折射率,n2为包层介质的折射率,n1大于n2,进入纤芯的光抵达纤芯与包层交界面(简称芯-包界面)时的入射角大于全反射临界角θc时,就能发生全反射而无光能量透出纤芯,入射光就能在界面经无数次全反射向前传输。本来
当光纤曲折时,界面法线转向,入射视点小,因而一部分光线的入射视点变得小于θc而不能全反射。但本来入射角较大的那些光线仍可全反射,所以光纤曲折韶光仍能传输,但将引起能量损耗。一般,曲折半径大于50~100毫米时,其损耗可忽略不计。细小的曲折则将形成严峻的“微弯损耗”。
光缆结构
依照被覆光纤在光缆中所在的状况,光缆有紧结构与松结构两类。骨架型光缆是一种典型的松结构。光纤埋在骨架外周螺旋槽中,有活动地步。这种光缆阻隔外力和避免微弯损耗的特性较好。图2b的绞合型光缆当运用紧包光纤时是一种典型的紧结构,被覆光纤被紧包于缆结构中,但绞合型光缆运用松包光纤时,因为光纤在二次被覆塑料管中能够活动,仍属松结构。绞合型光缆的成缆工艺较为简略,功能杰出。此外,还有带状光缆、单芯光缆等结构类型。
各种光缆中都有增强件,用以承载拉力。它由具有高弹性模量的高强度资料制成,常用的有钢丝、高强度玻璃纤维和高模量合成纤维芳纶等。增强件使光缆在运用应力下只发生极低的伸长形变(例如小于0.5%),以维护光纤免受应力或只接受极低的应力,以防光纤开裂。
光缆的护套结构和资料视运用环境和要求而定,与相同运用条件下的电缆根本相同。依照光缆的运用环境分,有架空光缆、直埋光缆、海底光缆、野战光缆等。
光纤分类
骤变型
纤芯部分折射率不变,而在芯-包界面折射率骤变。纤芯中光线轨道呈锯齿形折线。这种光纤模间色散大,带宽只要几十兆赫·公里。常做成大芯径,大数值孔径(例如芯径为100微米,NA为0.30)光纤,以进步与光源的耦合功率,适用于短间隔、小容量的通讯体系。
单模光纤
当光纤的归一化频率ν<2.41时,光纤中只允许单一形式(基模)传输,就成为单模光纤。依据式(2),这种光纤芯径和数值孔径必定很小,一般芯径只要数微米,因而衔接耦合难度大。因为是单模传输,消除了模间色散,在波长1.3微米邻近资料色散又趋近于零,因而带宽极大(可达数百吉赫·公里)。单模光纤被视为往后大容量远程干线通讯的首要传输线。
玻璃光纤
组成光纤的玻璃成分以SiO2为主,约占百分之几十,此外还含有碱金属、碱土金属、铅硼等的氧化物。它的特点是熔点低(1400摄氏度以下),可用传统的坩埚法拉丝,适于制做大芯径、大数值孔径光纤。这种光纤尚处于研发阶段,故使用不多。