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光纖光纜結構和分類

文章出處：責任編輯：發布時間：2020-09-11 14:44:44 點擊數：- 【大 中 小】

光纖光纜是一種通信電纜，由兩個或多個玻璃或塑料光纖芯組成，這些光纖芯位于保護性的覆層內，由塑料PVC外部套管覆蓋。沿內部光纖進行的信號傳輸一般使用紅外線。

傳送光波的介質波導。光纖是由成同心圓的雙層透明介質構成的一種纖維。使用最廣泛的介質材料是石英玻璃(SiO2)。內層介質稱為纖芯，其折射率高于外層介質（稱為包層）。通過在石英玻璃中摻鍺、磷、氟、硼等雜質的方法調節纖芯或包層的折射率。通信用光纖的傳輸波長主要為0.8～1.7微米的近紅外光。光纖的芯徑因類型而異,通常為數微米到100微米，外徑大多數約為 125微米，它的外面有塑料被覆層。
光纖通信是現代信息傳輸的重要方式之一。它具有容量大、中繼距離長、保密性好、不受電磁干擾和節省銅材等優點。
光纖傳輸基于可用光在兩種介質界面發生全反射的原理。突變型光纖,n1為纖芯介質的折射率，n2為包層介質的折射率,n1大于n2，進入纖芯的光到達纖芯與包層交界面（簡稱芯-包界面）時的入射角大于全反射臨界角θc時,就能發生全反射而無光能量透出纖芯，入射光就能在界面經無數次全反射向前傳輸。原來
當光纖彎曲時，界面法線轉向，入射角度小，因此一部分光線的入射角度變得小于θc而不能全反射。但原來入射角較大的那些光線仍可全反射，所以光纖彎曲時光仍能傳輸，但將引起能量損耗。通常，彎曲半徑大于50～100毫米時,其損耗可忽略不計。微小的彎曲則將造成嚴重的“微彎損耗”。
光纜結構
按照被覆光纖在光纜中所處的狀態，光纜有緊結構與松結構兩類。骨架型光纜是一種典型的松結構。光纖埋在骨架外周螺旋槽中，有活動余地。這種光纜隔離外力和防止微彎損耗的特性較好。圖2b的絞合型光纜當使用緊包光纖時是一種典型的緊結構，被覆光纖被緊包于纜結構中，但絞合型光纜使用松包光纖時，由于光纖在二次被覆塑料管中可以活動，仍屬松結構。絞合型光纜的成纜工藝較為簡單，性能良好。此外，還有帶狀光纜、單芯光纜等結構類型。
各種光纜中都有增強件，用以承載拉力。它由具有高彈性模量的高強度材料制成，常用的有鋼絲、高強度玻璃纖維和高模量合成纖維芳綸等。增強件使光纜在使用應力下只產生極低的伸長形變（例如小于0.5%）,以保護光纖免受應力或只承受極低的應力，以防光纖斷裂。
光纜的護套結構和材料視使用環境和要求而定，與同樣使用條件下的電纜基本相同。按照光纜的使用環境分，有架空光纜、直埋光纜、海底光纜、野戰光纜等。
光纖分類
突變型
纖芯部分折射率不變,而在芯-包界面折射率突變。纖芯中光線軌跡呈鋸齒形折線。這種光纖模間色散大，帶寬只有幾十兆赫·公里。常做成大芯徑，大數值孔徑（例如芯徑為100微米，NA為0.30）光纖,以提高與光源的耦合效率，適用于短距離、小容量的通信系統。
單模光纖
當光纖的歸一化頻率ν<2.41時,光纖中只允許單一模式（基模）傳輸，就成為單模光纖。根據式(2)，這種光纖芯徑和數值孔徑必然很小,一般芯徑只有數微米，因此連接耦合難度大。由于是單模傳輸，消除了模間色散,在波長1.3微米附近材料色散又趨近于零，因此帶寬極大（可達數百吉赫·公里）。單模光纖被視為今后大容量長途干線通信的主要傳輸線。
玻璃光纖
組成光纖的玻璃成分以SiO2為主，約占百分之幾十，此外還含有堿金屬、堿土金屬、鉛硼等的氧化物。它的特點是熔點低（1400攝氏度以下），可用傳統的坩堝法拉絲，適于制做大芯徑、大數值孔徑光纖。這種光纖尚處于研制階段，故應用不多。

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此文關鍵字：光纖光纜