第一部分光纤理论与光纤结构 $#!~K2$
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一.光及其特性: o.Q9kk?L
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1. 光是一种电磁波。 .q=X58tHu
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可见光部分波长范围是: 390~760nm(毫微米).大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是:850,1300,1550三种。 ,%C$~+xjM
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2.光的折射,反射和全反射。 %F7aFvl*
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因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 0K!9MDT}*
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二.光纤结构及种类: s[g1ei9
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1.光纤结构: gp}S 1
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光纤裸纤一般分为三层:中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm),中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm),最外是加强用的树脂涂层。 u,C-U!A
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2.数值孔径: 41.+3VP
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入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&TCORNING)。 1^,r S
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3.光纤的种类: R =jK3yfw
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A. 按光在光纤中的传输模式可分为: 单摸光纤和多模光纤。 ~5|a9HV:
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多模光纤:中心玻璃芯教粗(50或62.5μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。单模光纤:中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯,但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求,即谱宽要窄,稳定性要好。 q q`UvU
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B.按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。 K@fxCj*}
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常规型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上,如1300 |h'ugx1iY
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μm。 DJ\lvT#j
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色散位移型:光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上,如: l0
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1300μm和1550μm。 LvR=uD
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C.按折射率分布情况分:突变型和渐变型光纤。 hIdGQKr>V
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突变型:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低,模间色散高。适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤由于模间色散很小,所以单模光纤都采用突变型。 eBP
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渐变型光纤:光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小,可使高模光按正弦形式传播,这能减少模间色散,提高光纤带宽,增加传输距离,但成本较高,现在的多模光纤多为渐变型光纤。 Mn=_lhWK
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4.常用光纤规格: -wO`o<
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单模: 8/125μm, 9/125μm , 10/125μm R &-bA3w$
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多模: 50/125μm 欧洲标准 {d3r>Ub)7d
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62.5/125μm 美国标准 "\BLi C
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工业,医疗和低速网络: 100/140μm, 200/230μm O[N{&\$
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塑料: 98/1000μm 用于汽车控制。 Pukq{/27
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三.光纤制造与衰减: KsHMAp3
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1.光纤制造: <|.M]]}j
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现在光纤制造方法主要有:管内CVD(化学汽相沉积)法,棒内CVD法,PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法. *<9p88FpDU
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2.光纤的衰减: #$A6s~`B
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造成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,挤压,杂质,不均匀和对接等。
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本征: 是光纤的固有损耗,包括:瑞利散射,固有吸收等。 ]A_)&`"Cb
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弯曲:光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉,造成的损耗。 6-<r@{m$
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挤压: 光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。 Ex~OT
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杂质: 光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光,造成的损失。 N<?RN;M
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不均匀: 光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。 YRB,jwne
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对接:光纤对接时产生的损耗,如:不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm),端面与轴心不垂直,端面不平,对接心径不匹配和熔接质量差等。 ;Ni+TS
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四.光纤的优点: 3{
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1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。 >\MV/!W
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2. 无中继段长.几十到100多公里,铜线只有几百米。 &x\u.wIa
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3 不受电磁场和电磁辐射的影响。 j#o0y5S
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4. 重量轻,体积小。例如:通2万1千话路的900对双绞线,其直径为3英寸,重量8 吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆直径为0.5英寸,重量450P/KM。 ?e yo2:-$
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5. 光纤通讯不带电,使用安全可用于易燃,易暴场所。 1)M3*h3
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6. 使用环境温度范围宽。 z[V|W
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7. 化学腐蚀,使用寿命长。 {cC9
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第二部分 光 缆 P|c79
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一. 光缆的制造: 6?z&G6
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光缆的制造过程一般分以下几个过程: q4Qm:|-
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1.光纤的筛选:选择传输特性优良和张力合格的光纤。 ~%(r47n
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2.光纤的染色:应用标准的全色谱来标识,要求高温不退色不迁移。 cKdy)T%;
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3.二次挤塑:选用高弹性模量,低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子,将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶,最后存放几天(不少于两天)。 7DXT1+t
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4.光缆绞合:将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。 74xI#`E
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5.挤光缆外护套:在绞合的光缆外加一层护套。 'l)@MXbGL
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二. 光缆的种类: i%D/@$\D6
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