什么是光纤 光纤传输优点
光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。那么你对光纤了解多少呢?以下是由小编整理关于什么是光纤的内容,希望大家喜欢!
什么是光纤
微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。通常,光纤的一端的发射装置使用发光二极管(light emitting diode,LED)或一束激光将光脉冲传送至光纤,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
在日常生活中,由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多,光纤被用作长距离的信息传递。
通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害,如水、火、电击等。光缆分为:缆皮、芳纶丝、缓冲层和光纤。光纤和同轴电缆相似,只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。
在多模光纤中,芯的直径是50μm和62.5μm两种, 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm,常用的是9/125μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套, 俗称包层,包层使得光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套,即涂覆层,用来保护包层。光纤通常被扎成束,外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体,它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。
说明:9/125μm指光纤的纤核为9μm,包层为125μm,9/125μm是单模光纤的一个重要的特征,50/125μm指指光纤的纤核为50μm,包层为125μm,50/125μm是多模光纤的一个重要的特征。
其中金砖国家光缆计划是直接连通5个金砖国家的海底光缆项目,将于2014年初开工,2015年中启用。该项目总长3.4万千米,其中直接连通5个金砖国家的海底光缆长约2.4万千米。
2013年,全球100G光纤的收入预计将首次超过10亿美元。该公司分析了2013年一季度全球光网络市场的财务结果,发现了一些趋势,包括一个令人失望的趋势,即市场的总体增长仍然是困难的,只有日本的富士公司利润逐年增长。
虽然光纤市场在第一季度出现衰退的情况并不少见,但这次下降令人担忧是因为这已经是连续第五个季度市场有所下降,并且季度收入达到六年来的最低值。
100G光纤的情况较为乐观,不管环比、同比都表现出强劲增长。2013年一季度,100G光纤的出货量较2012年四季度增长了41%,收入较2012年四季度增长了24%。以此计算,年收入有望首次超过10亿美元。2013年一季度,有20家供应商出售100G光纤,将有更多的厂商加入市场竞争。供应商持谨慎乐观的态度,短期订单量看涨,长期订单量并不乐观。
光纤的分类
根据不同光纤的分类标准的分类方法,同一根光纤将会有不同的名称。
按光纤的材料分类
按照光纤的材料,可以将光纤的种类分为石英光纤和全塑光纤。
石英光纤一般是指由掺杂石英芯和掺杂石英包层组成的光纤。这种光纤有很低的损耗和中等程度的色散。目前通信用光纤绝大多数是石英光纤。
全塑光纤是一种通信用新型光纤,尚在研制、试用阶段。全塑光纤具有损耗大、纤芯粗(直径100~600μm)、数值孔径(NA)大(一般为0.3~0.5,可与光斑较大的光源耦合使用)及制造成本较低等特点。目前,全塑光纤适合于较短长度的应用,如室内计算机联网和船舶内的通信等。
按光纤剖面折射率分布分类
按照光纤剖面折射率分布的不同,可以将光纤的种类分为阶跃型光纤和渐变型光纤。
按传输模式分类
按照光纤传输的模式数量,可以将光纤的种类分为多模光纤和单模光纤。
单模光纤是只能传输一种模式的光纤。单模光纤只能传输基模(最低阶模),不存在模间时延差,具有比多模光纤大得多的带宽,这对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的模场直径仅几微米(μm),其带宽一般比渐变型多模光纤的带宽高一两个数量级。因此,它适用于大容量、长距离通信。
按照国际标准规定分类(按照ITU-T 建议分类)
为了使光纤具有统一的国际标准,国际电信联盟(ITU-T)制定了统一的光纤标准(G 标准)。按照ITU-T 关于光纤的建议,可以将光纤的种类分为:
G.651 光纤(50/125μm 多模渐变型折射率光纤)
G.652 光纤(非色散位移光纤)
G.653 光纤(色散位移光纤DSF)
G.654 光纤(截止波长位移光纤)
G.655 光纤(非零色散位移光纤)。
为了适应新技术的发展需要,目前G.652 类光纤已进一步分为了G.652A、G.652B、G.652C 三个子类,G.655 类光纤也进一步分为了G.655A、G.655B 两个子类。
按照IEC 标准分类,IEC 标准将光纤的种类分为
A 类多模光纤:
A1a 多模光纤(50/125μm 型多模光纤)
A1b 多模光纤(62.5/125μm 型多模光纤)
A1d 多模光纤(100/140μm 型多模光纤)
B 类单模光纤:
B1.1 对应于G652 光纤,增加了B1.3 光纤以对应于G652C 光纤
B1.2 对应于G654 光纤
B2 光纤对应于G.653 光纤
B4 光纤对应于G.655 光纤
光纤传输优点
直到1960年,美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器后,为光通讯提供了良好的光源。随后二十多年,人们对光传输介质进行了攻关,终于制成了低损耗光纤,从而奠定了光通讯的基石。从此,光通讯进入了飞速发展的阶段。
光纤传输有许多突出的优点:
频带宽
频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高,可以传输信号的频带宽度就越大。在VHF频段,载波频率为48.5MHz~300Mhz。带宽约250MHz,只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000GHz,比VHF频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗,使频带宽度受到影响,但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫,好的单模光纤可达10GHz以上),采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波,进行波分复用,可以容纳上百万个频道。
损耗低
在同轴电缆组成的系统中,最好的电缆在传输800MHz信号时,每公里的损耗都在40dB以上。相比之下,光导纤维的损耗则要小得多,传输1.31um的光,每公里损耗在0.35dB以下若传输1.55um的光,每公里损耗更小,可达0.2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍,使其能传输的距离要远得多。此外,光纤传输损耗还有两个特点,一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗,不需要像电缆干线那样必须引入均衡器进行均衡;二是其损耗几乎不随温度而变,不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。
重量轻
因为光纤非常细,单模光纤芯线直径一般为4um~10um,外径也只有125um,加上防水层、加强筋、护套等,用4~48根光纤组成的光缆直径还不到13mm,比标准同轴电缆的直径47mm要小得多,加上光纤是玻璃纤维,比重小,使它具有直径小、重量轻的特点,安装十分方便。
抗干扰能力强
因为光纤的基本成分是石英,只传光,不导电,不受电磁场的作用,在其中传输的光信号不受电磁场的影响,故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此,在光纤中传输的信号不易被窃听,因而利于保密。
保真度高
因为光纤传输一般不需要中继放大,不会因为放大引入新的非线性失真。只要激光器的线性好,就可高保真地传输电视信号。实际测试表明,好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交调指标cM也在60dB以上,远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。
工作性能可靠
我们知道,一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多,发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器),可靠性自然也就高,加上光纤设备的寿命都很长,无故障工作时间达50万~75万小时,其中寿命最短的是光发射机中的激光器,最低寿命也在10万小时以上。故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。
成本不断下降
目前,有人提出了新摩尔定律,也叫做光学定律(Optical Law)。该定律指出,光纤传输信息的带宽,每6个月增加1倍,而价格降低1倍。光通信技术的发展,为Internet宽带技术的发展奠定了非常好的基础。这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富,随着技术的进步,成本还会进一步降低;而电缆所需的铜原料有限,价格会越来越高。显然,今后光纤传输将占绝对优势,成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。
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