一级建造师通信与广电精讲讲义之光电缆特点及应用

1L411080光(电)缆特性及应用
有三个考点:
掌握单模和多模光纤的特性及应用
成熟光缆的分类及特性
熟悉通信电缆的分类及特性
1L411081掌握单模和多模光纤的特性及应用(P58)
一、光纤的结构和类型
二、光纤的结构和类型。光纤通信工作窗口
三。光纤的分类。多模光纤
五、单模光纤
一、光纤的结构和类型
(
它由单根玻璃纤芯、靠近纤芯的包层、初级涂层和塑料保护层组成。(光纤是圆柱形的，由纤芯、包层和涂层三部分组成。)
纤芯和包层由两种具有不同光学特性的介质组成。内部介质对光的折射率高于周围介质的折射率。
外围包裹的覆盖层就像一种不透明的物质，在互穿过程中阻止光线从表面逸出。
1。纤芯
位置:位于光纤中心，
直径:4-50μm，单模光纤4-10μ m，多模光纤50μm。光纤的组成:含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅(如二氧化锗和五氧化二磷)用于适当提高纤芯对光和传输光信号的折射率。
2。包层
位置:纤芯周围
直径:125μm
成分:是高纯二氧化硅，掺杂量极小。
掺杂剂(如三氧化二硼)的作用:适当降低包层对光的折射率，使其略低于纤芯的折射率，即纤芯的折射率高于包层的折射率(这是光纤结构的关键)，使光信号封闭在纤芯中传输。
3。光纤的最外层是涂层，包括一次涂层、缓冲层和二次涂层。
一次涂层:一般采用丙烯酸醋、硅酮或硅橡胶；
缓冲层:一般填充油膏，性能良好；
二次涂层:常用聚丙烯或尼龙等高聚物。
涂层的作用是保护光纤免受水汽侵蚀和机械磨损，同时增加光纤的机械强度和柔韧性，起到延长光纤寿命的作用。涂层光纤的外径约为2。5毫米..
(二)光纤的折射率分布
光纤的折射率分布有两种典型情况:阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。
它们的共同特点:纤芯的折射率高于包层的折射率，这也是光信号在光纤中传输的必要条件。
(3)光在光纤中的传播
对于阶跃折射率光纤，由于纤芯和包层的折射率分布有明显的边界，光波在纤芯和包层的界面形成全反射，形成之字形传输路径，引导纤芯向前传播。
对于渐变折射率光纤，界面处折射率连续变化，轴心处折射率沿纤芯半径按抛物线规律递减，纤芯边缘处折射率最低。因此，光波在纤芯中不断折射，形成类似正弦波的光折射线穿过光纤轴，引导光波沿着纤芯向前传播。
(四)光纤最重要的两个传输特性(P14)
损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性，直接影响光传输的性能。
(1)光纤传输损耗:损耗是影响系统传输距离的重要因素之一。光纤本身的损耗主要包括吸收损耗和散射损耗。
吸收损耗是由于光波的部分光能在传输过程中转化为热能；
散射损耗是由材料折射率不均匀或有缺陷、光纤表面扭曲或粗糙造成的。
当然，光纤通信系统中也有一些损耗不是由光纤本身引起的，包括连接损耗、弯曲损耗和微弯损耗。这些损耗会直接影响光纤传输距离的长短和中继距离的选择。
(2)光纤传输中的色散:色散是光脉冲信号在光纤中传输到达输出端时时间的展宽。
原因是光脉冲信号的频率成分和模式不同，传输时的速度不同，到达目的地的时间不同，造成的波形失真。
色散结果:这种失真降低了通信质量，从而限制了通信容量和传输距离。
二、光纤通信的工作窗口
光纤损耗系数随波长而变化。为了获得低损耗特性，光纤通信的波长范围为800 ~1800nm，850nm(800~900nm)称为短波段；1300~1600nm是长波段，主要有1310nm和1550nm两个窗口。实用的低损耗波长为:第一代系统，波长850nm，最小损耗2。5dB/km，分贝(dB)使用应时多模光纤；第二代系统，波长1310nm，最低损耗为0。27dB/km，采用应时单模最低色散光纤。第三代系统波长为1550nm，最低损耗为0.16dB/km，采用应时单模最低损耗自适应色散光纤。上述三个波长称为三个工作窗口。
三。光纤的分类。多模光纤
当光纤的几何尺寸远大于光波的波长(约lμm)时，光纤传输过程中会出现几十种甚至上百种传输模式。这种光纤被称为多模光纤。
由于不同的传播模式具有不同的传播速度和相位，长距离传输后会出现模式色散(长距离传输后会出现时延差，导致光脉冲展宽)。模式色散会使带宽变窄，降低多模光纤的传输容量。因此，多模光纤只适用于低速短距离光纤通信。目前，多模光纤广泛应用于数据通信局域网。