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光纖光纜結(jié)構(gòu)和分類(lèi)

文章出處：責(zé)任編輯：發(fā)布時(shí)間：2020-09-11 14:44:44 點(diǎn)擊數(shù)：- 【大 中 小】

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

傳送光波的介質(zhì)波導(dǎo)。光纖是由成同心圓的雙層透明介質(zhì)構(gòu)成的一種纖維。使用最廣泛的介質(zhì)材料是石英玻璃(SiO2)。內(nèi)層介質(zhì)稱(chēng)為纖芯，其折射率高于外層介質(zhì)（稱(chēng)為包層）。通過(guò)在石英玻璃中摻鍺、磷、氟、硼等雜質(zhì)的方法調(diào)節(jié)纖芯或包層的折射率。通信用光纖的傳輸波長(zhǎng)主要為0.8～1.7微米的近紅外光。光纖的芯徑因類(lèi)型而異,通常為數(shù)微米到100微米，外徑大多數(shù)約為 125微米，它的外面有塑料被覆層。
光纖通信是現(xiàn)代信息傳輸?shù)闹匾绞街弧Ｋ哂腥萘看蟆⒅欣^距離長(zhǎng)、保密性好、不受電磁干擾和節(jié)省銅材等優(yōu)點(diǎn)。
光纖傳輸基于可用光在兩種介質(zhì)界面發(fā)生全反射的原理。突變型光纖,n1為纖芯介質(zhì)的折射率，n2為包層介質(zhì)的折射率,n1大于n2，進(jìn)入纖芯的光到達(dá)纖芯與包層交界面（簡(jiǎn)稱(chēng)芯-包界面）時(shí)的入射角大于全反射臨界角θc時(shí),就能發(fā)生全反射而無(wú)光能量透出纖芯，入射光就能在界面經(jīng)無(wú)數(shù)次全反射向前傳輸。原來(lái)
當(dāng)光纖彎曲時(shí)，界面法線轉(zhuǎn)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(lái)入射角較大的那些光線仍可全反射，所以光纖彎曲時(shí)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(shí),其損耗可忽略不計(jì)。微小的彎曲則將造成嚴(yán)重的“微彎損耗”。
光纜結(jié)構(gòu)
按照被覆光纖在光纜中所處的狀態(tài)，光纜有緊結(jié)構(gòu)與松結(jié)構(gòu)兩類(lèi)。骨架型光纜是一種典型的松結(jié)構(gòu)。光纖埋在骨架外周螺旋槽中，有活動(dòng)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(dāng)使用緊包光纖時(shí)是一種典型的緊結(jié)構(gòu)，被覆光纖被緊包于纜結(jié)構(gòu)中，但絞合型光纜使用松包光纖時(shí)，由于光纖在二次被覆塑料管中可以活動(dòng)，仍屬松結(jié)構(gòu)。絞合型光纜的成纜工藝較為簡(jiǎn)單，性能良好。此外，還有帶狀光纜、單芯光纜等結(jié)構(gòu)類(lèi)型。
各種光纜中都有增強(qiáng)件，用以承載拉力。它由具有高彈性模量的高強(qiáng)度材料制成，常用的有鋼絲、高強(qiáng)度玻璃纖維和高模量合成纖維芳綸等。增強(qiáng)件使光纜在使用應(yīng)力下只產(chǎn)生極低的伸長(zhǎng)形變（例如小于0.5%）,以保護(hù)光纖免受應(yīng)力或只承受極低的應(yīng)力，以防光纖斷裂。
光纜的護(hù)套結(jié)構(gòu)和材料視使用環(huán)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(huán)境分，有架空光纜、直埋光纜、海底光纜、野戰(zhàn)光纜等。
光纖分類(lèi)
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(shù)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(tǒng)。
單模光纖
當(dāng)光纖的歸一化頻率ν<2.41時(shí),光纖中只允許單一模式（基模）傳輸，就成為單模光纖。根據(jù)式(2)，這種光纖芯徑和數(shù)值孔徑必然很小,一般芯徑只有數(shù)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(zhǎng)1.3微米附近材料色散又趨近于零，因此帶寬極大（可達(dá)數(shù)百吉赫·公里）。單模光纖被視為今后大容量長(zhǎng)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(diǎn)是熔點(diǎn)低（1400攝氏度以下），可用傳統(tǒng)的坩堝法拉絲，適于制做大芯徑、大數(shù)值孔徑光纖。這種光纖尚處于研制階段，故應(yīng)用不多。

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