1966年7月，英藉華人高錕(K.C.Kao)博士就光纖傳輸的前景發(fā)表了具有重大歷史意義的論文，其指出只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能用于通信。其后美國貝爾研究所、美國康寧玻璃公司的馬瑞爾、卡普隆、凱克等對(duì)光纖用于通訊做了大量的研究并取得了突破性的成績，使得光纖通訊技術(shù)迅速發(fā)展。如今，很多領(lǐng)域開始采用光纖技術(shù)作為通訊介質(zhì)普遍得到應(yīng)用。

　　今天，我們通過光纖的通訊原理、結(jié)構(gòu)、分類等，全面了解光纖。

一光纖的分類

　　按折射率分布情況可以分為突變型多模光纖、漸變型多模光纖以及單模光纖。

01突變型多模光纖(多模階躍折射率光纖)

　　纖芯折射率為 n1 保持不變，到包層突然變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a=50~80μm，光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變大。

02漸變型多模光纖(多模漸變射率光纖)

　　在纖芯中心折射率最大為n1 ，沿徑向r向外圍逐漸變小，直到包層變?yōu)閚2。這種光纖一般纖芯直徑2a為50μm，光線以正弦形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，特點(diǎn)是信號(hào)畸變小。

03單模光纖

　　折射率分布和突變型光纖相似，纖芯直徑只有8~10 μm，光線以直線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播。因?yàn)檫@種光纖只能傳輸一個(gè)模式(只傳輸主模)，所以稱為單模光纖，其信號(hào)畸變很小。

04常用光纜

　　光纖的類型由模材料(玻璃或塑料纖維)及芯和外層尺寸決定，芯的尺寸大小決定光的傳輸質(zhì)量。常用的光纜有：

　　8.3μm 芯、125μm外層、單模。

　　62.5μm 芯、125μm外層、多模。

　　50μm芯、125μm外層、多模。

　　100μm芯、140μm外層、多模。

二光纖色散對(duì)光纖通信的影響

　　光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖畸變和展寬，從而產(chǎn)生碼間干擾。為了保證通信質(zhì)量，必須增大碼間間隔，即降低信號(hào)的傳輸速率，這就限制了光纖系統(tǒng)的通信容量和傳輸距離。按照色散產(chǎn)生的原因，光纖色散可分為模式色散，材料色散、波導(dǎo)色散和極化色散。

01模式色散

　　模式色散是由于不同模式的時(shí)間延遲不同而產(chǎn)生的，它取決于光纖的折射率分布，并和光纖材料折射率的波長特性有關(guān)。

02材料色散

　　材料色散是由于光纖的折射率隨波長而改變，不同波長成分的光，其時(shí)間延遲不同而產(chǎn)生的。這種色散取決于光纖材料折射率的波長特性和光源的譜線寬度。

03波導(dǎo)色散

　　波導(dǎo)色散是由于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)與波長有關(guān)而產(chǎn)生的，它取決于波導(dǎo)尺寸和纖芯與包層的相對(duì)折射率差。

04極化色散

　　對(duì)于一個(gè)確定的光波，有兩個(gè)極化矢量，彼此正交，在單模光纖中傳播的實(shí)際上有兩個(gè)極化模式，它們在光纖中的傳播速度不同，由此產(chǎn)生的色散稱為極化色散。

三光纜的優(yōu)點(diǎn)

　　主要有以下幾個(gè)方面：

　　1、頻帶較寬。

　　2、電磁絕緣性能好。光纖電纜中傳輸?shù)氖枪馐捎诠馐皇芡饨珉姶鸥蓴_與影響，而且本身也不向外輻射信號(hào)，因此它適用于長距離的信息傳輸以及要求高度安全的場合。當(dāng)然，抽頭困難是它固有的難題，因?yàn)楦铋_的光纜需要再生和重發(fā)信號(hào)。

　　3、衰減較小。可以說在較長距離和范圍內(nèi)信號(hào)是一個(gè)常數(shù)。

　　4、中繼器的間隔較大，因此可以減少整個(gè)通道中繼器的數(shù)目，可降低成本。根據(jù)貝爾實(shí)驗(yàn)室的測試，當(dāng)數(shù)據(jù)的傳輸速率為420Mbps且距離為119公里無中繼器時(shí)，其誤碼率為,傳輸質(zhì)量很好。而同軸電纜和雙絞線每隔幾千米就需要接一個(gè)中繼器。

　　我們知道，在長距離通信中光纖早已唱起了主角，隨著INTENRET數(shù)據(jù)通信、視頻點(diǎn)播、可視電話、電視會(huì)議等多媒體業(yè)務(wù)的迅速擴(kuò)大，對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)的寬帶化、高速化提出了更高的要求，使光纖到戶和光纖到桌面的傳輸網(wǎng)絡(luò)逐步取代現(xiàn)有的光電混合形式成為最理想的傳輸網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供寬帶高速的信息服務(wù)。相信在不久的將來，全光交換技術(shù)的將是一個(gè)普遍的應(yīng)用。

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