光纤是什么?浅析光纤的材料和结构及其工作原理

什么是光纤?

光纤是以光脉冲的形式来传输信号,以玻璃或有机玻璃等为网络传输介质。它由纤维芯、包层和保护套组成。

光纤可分为单模(Single Mode )光纤和多模(Multiple Mode)光纤。

单模光纤只提供一条光路,加工复杂,但具有更大的通信容量和更远的传输距离。

多模光纤使用多条光路传输同一信号,通过光的折射来控制传输速度。

在计算机网络中使用的光纤有以下几类

(1)8.3pm芯/125pm外壳,单模;

(2)62.5um芯/125um外壳,多模;

(3)5OPm芯/125pm外壳,多模;

(4)loopm 芯/140pm外壳,多模。

光缆之所以发展迅速,其主要原因是具有以下几个特点:

(1)传输带宽非常宽,通信容量很大;

(2)传输损耗小,中继距离长,特别适用于长距离传输;

(3)抗雷电和抗电磁干扰能力强;

(4)保密性好,不易被窃听或截取数据;

(5)体积小,重量轻;

(6)误码率低,传输可靠性高;

(7)价格正在不断下降。

光纤的材料和结构:

光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。纤芯材料的主体是二氧化硅,里面掺极微量的其他材料,例如二氧化锗、五氧化二磷等。掺杂的作用是提高材料的光折射率。纤芯直径约5~~75μm。光纤外面有包层,包层有一层、二层(内包层、外包层)或多层(称为多层结构),但是总直径在100~200μm上下。包层的材料一般用纯二氧化硅,也有掺极微量的三氧化二硼,最新的方法是掺微量的氟,就是在纯二氧化硅里掺极少量的四氟化硅。掺杂的作用是降低材料的光折射率

这样,光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。两者席位的区别,保证光主要限制在纤芯里进行传输。包层外面还要涂一种涂料,可用硅铜或丙烯酸盐。涂料的作用是保护光纤不受外来的损害,增加光纤的机械强度。光纤的最外层是套层,它是一种塑料管,也是起保护作用的,不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。

光纤的原理:

光纤实际是指由透明材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层,并将射入纤芯的光信号,经包层界面反射,使光信号在纤芯中传播前进的媒体。一般是由纤芯、包层和涂敷层构成的多层介质结构的对称圆柱体。

光纤有两项主要特性:即损耗和色散。

光纤每单位长度的损耗或者衰减(dB/km),关系到光纤通信系统传输距离的长短和中继站间隔的距离的选择。

光纤的色散反应时延畸变或脉冲展宽,对于数字信号传输尤为重要。每单位长度的脉冲展宽(ns/km),影响到一定传输距离和信息传输容量。

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