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一文看懂光纤光缆的各种基础知识


一、光 纤 
光纤,完整名称叫做光导纤维,它是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。
光纤的主要用途,是通信。目前通信用的光纤,基本上是石英系光纤,其主要成分是高纯度石英玻璃,即二氧化硅(SiO2) 。
光纤通信系统,就是利用光纤来传输携带信息的光波,以达到通信的目的。
▎光纤通信的特点
通信容量巨大
从理论上讲,一根光纤可以同时传输100亿个话路,目前同时传输50万个话路的试验已经成功,比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。
中继距离长
光纤具有极低的衰耗系数,配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、前向纠错与RZ编码调制技术等,可使其中继距离达数千公里以上,而传统电缆只能传送1.5km,微波50km,根本无法与之相比拟。
保密性能好
适应能力强
具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点
体积小、重量轻
原材料来源丰富、价格低廉
 ▎光纤的工作原理
全反射原理
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时,则折射角大于入射角,如图所示。
如果不断增大θ0可使折射角θ1达到90°, 这时的θ1称为临界角。 
当光线从光密媒质射向光疏媒质, 且入射角大于临界角时, 就会产生全反射现象。
光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。
▎光纤的分类
阶跃光纤
在纤芯与包层区域内,折射率的分布分别是均匀的,分别为n1和n2,在纤芯与包层的边界处,其折射率的变化是阶跃的(n2>n1) 。
渐变光纤
光纤轴心处的折射率最大(n1),但随横截面径向的增加而逐渐减小,到纤芯与包层的边界处,正好降到与包层区域的折射率n2。
多模光纤(MMF,multimode fiber)
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。
单模光纤(SMF, single-mode fiber)
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。
多模光纤和单模光纤的对比:
多模光纤和单模光纤的应用:
▎光纤的接口
光纤接口有以下几种 :
FC 圆型带螺纹(配线架上用的最多)
ST 卡接式圆型
SC 卡接式方型(路由器交换机上用的最多)
LC 接头与 SC 接头形状相似,较 SC 接头小一些
MT-RJ 方型,一头双纤收发一体 
MPO/MTP型
BFOC型
DIN型
FDDI型
MU型
常见的表示方法,如“FC/PC”,“SC/PC”,“SC/APC”什么含义?
“/”前面部分,表示尾纤的连接器型号,FC,SC如前所述,从略;
“/”后面部分,表示光纤接头截面工艺,即研磨方式。
“PC:Physical Contact”:
其接头截面是平的,实际上是微球面研磨抛光,在电信运营商的设备中应用得最为广泛。
“APC”:
呈8度角并做微球面研磨抛光,在广电和早期的CATV中应用较多的是型号,其尾纤头采用了带倾角的端面,可以改善电视信号的质量,主要原因是电视信号是模拟光调制,当接头耦合面是垂直的时候,反射光沿原路径返回。
“UPC”:
衰耗比“PC”要小,一般用于有特殊需求的设备,一些国外厂家ODF架内部跳纤用的就是FC/UPC,主要是为提高ODF设备自身的指标。
▎光纤模块
光模块,全称叫光收发一体模块(optical transceiver),是光纤通信系统中的重要器件。
一般在网络设备中包括以下种类:
SFP(Small Form-factor Pluggable transceiver ): 
小封装可插拔收发器 (LC 接口),SFP 支持的速率有 100M、 155M、 622M、1000M、1250M、2500M。
GBIC (GigaBit Interface Converter):
千兆以太网接口转换器(SC 接口)
XFP(10-Gigabit small Form-factor Pluggable transceiver ): 
万兆以太网接口小封装可插拔收发器(LC 接口)
XENPAK(10 Gigabit EtherNet Transceiver PAcKage ): 
万兆以太网接口收发器集合封装(SC 接口)
二、光缆 
用适当的材料和缆结构,对通信光纤进行收容保护,使光纤免受机械和环境的影响和损害,适应不同场合使用。 
▎光缆的典型结构
常用的光缆结构有层绞式、骨架式、中心束管式和带状四种。
层绞式光缆结构
骨架式光缆结构
中心束管式光缆结构
带状式光缆结构图
▎光缆的分类
室外光缆
主用于干线和城域网的直埋、管道、架空建设。
带状光缆
主用于大芯数高度密集的城域骨干网络的建设。
“8”字光缆
该光缆将缆芯部分和钢丝吊线集成到一个“8”字形的PE护套内,形成自承式结构,在敷设过程中无需架设吊线和挂钩,施工效率高,施工费用低。可以十分简单地实现电杆与电杆之间、电杆与楼宇之间、楼宇与楼宇之间等的架空敷设。
室内光缆
主要用于楼宇内局域网建设,楼内垂直布线
▎光缆的型号
根据ITU-T的有关建议,目前光缆的型号是由光缆的型式代号和光纤的规格代号两部分构成,中间用一短横线分开。
光缆的型式代号由分类、加强构件、派生特征、护套和外乎层5个部分组成。
光缆分类的代号及其意义
GY:通信用室(野)外光缆
GM:通信用移动式光缆
GJ:通信用室(局)内光缆
GS:通信用设备内光缆
GH:通信用海底光缆
GT:通信用特殊光缆
加强构件的代号及其意义
无符号:金属加强构件
 F:非金属加强构件
派生特征的代号及其意义
光缆结构特征应能表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要注明时,可用组合代号表示,其组合代号按下列相应的各代号自上而下顺序排列。
D:光纤带结构
无符号:光纤松套被覆结构
J:光纤紧套被覆结构
无符号:层绞结构
G:骨架槽结构
X:中心束管结构
T:油膏填充式结构
Z:自承式结构
B:扁平形状
Z:阻燃
护套的代号及其意义
Y:聚乙烯护套
V:聚氯乙烯护套
U:聚氨酯护套
A:铝-聚乙烯粘结护套(A护套)
S:钢-聚乙烯粘结护套(S护套)
W:夹带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护套(W护套)
L:铝护套
G:钢护套
Q:铅护套
外护层代号及其意义
外护层是指铠装层及铠装层外边的外被层。
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