光缆的定义及基础知识

光缆的定义及基础知识

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。

光缆中心光纤使用光子在一股超高纯硅(在有些情况下为塑料)上传输数字信号。光子在光纤上传送时的阻力可以忽略。根据Codenoll Technologies Corporation的 Michael Coden的说法,硅是如此之纯,以至于由纯化硅组成的4km厚的窗户产生的视觉感受与4mm厚的玻璃窗相同。随着光学系统要求的增加,光缆的纯度变得更为重要。Corning和Lucent的最好光纤除了极少的微量铁元素和其他金属以及氢氧离子外,没有任何其他杂质,而存在氢氧离子是因为光缆中具有水分子。

需要注意的是光学系统在红外线范围内操作,但为了清晰起见,通常使用“光”这个词。　

光纤将光从一端引导到另一端。信号在一端由LED(发光二极管)或半导体激光器射入。LED可以产生高达大约300Mbit/s的信号。激光器可以产生几个Gbit/s的信号。LED用于短距离光学链路,如企业骨干网,而激光器用于较长距离的网络。激光器还能产生远程骨干链路所需的更高功率级别。

如下表所示,激光器在接近红外范围的“窗口”中产生光。窗口是为光学传输而优化的红外范围。为了阐明光纤系统所用的术语,ITU最近定义了下列光谱带。这些定义的目的仅仅是为了分类。

图F-5说明光缆的结构。其芯线是光从中传输的透明硅(或塑料)。覆层是包围芯线的玻璃外壳。覆层的作用就像一面镜子,将光反射回芯线中。覆层本身覆盖有一个塑料层,必要时还覆盖有强度材料。

图F-6说明光通过光纤时采用的不同路径,这将取决于光纤的类型。如果芯线粗,且芯线和覆层间有尖锐的跃变,则高阶光线将遵循反射路径,而低阶模式将遵循较直的路径。这会导致有些光线在不同的时间到达源,这种现象称为模式散射,后面将对之进行讨论。色散限制了光纤距离。多模光纤可帮助解决此问题,或者可以像单模式光纤中一样使用小芯线。后面给出的Bell Labs Web站点有一个动画,它演示光在光纤中传输的方式。

塑料芯线光纤用于短程应用,如飞机布线和一些建筑物的布线。本主题的其余部分讲述基于硅的光纤。硅光纤分为用于短距离连接(LAN、校园网和短程城域网)的多模光纤和用于长距离连接(跨国网络和洲际海底链路)的单模光纤。前者的光源通常是LED,而后者的光源是激光器。长距离光纤光缆通常每条光缆是由100到800根光纤集合在一起而组成的。