光导纤维的主要成分是什么(光纤基础知识)
在之前的内容中,我们探讨了网线的基础知识。然而,在处理超过百米传输距离和高带宽需求的应用时,由于网线的限制,人们寻求着新的传输介质。
1966年,华裔物理学家高锟于1966年在PIEE杂志上发表了题为《光频率的介质纤维表面波导》的论文,该论文从理论上分析证明了光纤作为传输媒介,实现光通信的可能性。随后在1970年,美国康宁公司的三名科研人员马瑞尔、卡普隆和凯克通过改进化学相沉积法,成功研制出成传输损耗仅为20dB/km的低损耗石英光纤。这一突破性的研究为光通信领域带来了革命性的变革。
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光纤的定义
光纤是光导纤维的缩写,主要成分是高纯度二氧化硅(小知识:沙子主要成分也是二氧化硅),圆柱形,细如发丝。结构简单,由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。具有重量轻、频带宽、传输距离远、抗干扰能力强、易折断等特点。实现原理是“光的全反射”。
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光纤的工作窗口
光纤有3个工作窗口:850nm、1310nm、1550nm。光纤在这个三个波长损耗最低,分别为2.5dB/km,0.27dB/km,0.16dB/km。这大大提高了光纤的传输距离。
光纤的分类
光纤分类方法很多,常见的按照传输模数分为多模光纤和单模光纤。
顾名思义,多模光纤有几十上百种传输模式,产生的色散比较大,导致时延、速率低等问题,传输距离一般不超2km,适用于建筑物内部通信,多为橘红色,光源为发光二极管;单模光纤只有一种传输模式,传输的容量大,距离长,适用于远程通信,颜色为黄色,光源为激光二极管。
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按ITU-T建议分类 , 单模光纤目前可以分为G.652、G.653、G.654、G.655、G.656、G.657六种。
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光纤的传输特性
损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性,它们直接影响光传输的性能。
1、光纤传输损耗 : 自身损耗主要有吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是因为光波在传输中有部分光能转化为热能 ; 散射损耗是因为材料的折射率不均匀或有缺陷、光纤表面畸变或粗糙造成的。
在光纤通信系统中还存在非光纤自身原因的一些损耗,包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗等。这些损耗的大小直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。
2、光纤传输色散 : 色散是光脉冲信号在光纤中传输,到达输出端时发生的时间上的展宽。传输中引起的波形畸变。这种畸变使得通信质量下降,从而限制了通信容量和传输距离。
光纤接头
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光纤的测量工具
光纤布放完成后,需要进行测量,常用工具有红光笔、光功率计、和光时域反射仪(OTDR)。
1、红光笔:用于检测光纤线路是否连通有断点,按其最短检测距离划分为:5Km、10Km、15Km、20Km、25Km,30Km,35Km,40Km等。红光笔发出的是可见光,可从光纤一段打光,在另一端看是否能看到光来判断是否整条线路完好。
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2、光功率计:测试整条光纤线路的光衰具体数值有多少。根据线路长度和情况判断线路是否异常。光纤光衰正常范围在-20~25dBm。
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3、光时域反射计(OTDR):用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等。可以整体把握整条光纤的性能,并能精确定位故障点的位置。
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光纤传输系统
1、组网图
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2、常用设备、配件
常用设备是光传输设备,将各种信号转换成光信号在光纤中传输。包括光端机、光纤收发器、光猫等。
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配件主要是光模块、光跳线、光配线架、光纤耦合器(法兰)等。主要功能是连接光纤、延伸光纤系统的长度和通路。
每经过1个光纤耦合器光衰0.75dBm。
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