光纜的定義及基礎知識

光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號，以玻璃或有機玻璃等為網絡傳輸介質。它由纖維芯、包層和保護套組成。

光纜中心光纖使用光子在一股超高純硅(在有些情況下為塑料)上傳輸數字信號。光子在光纖上傳送時的阻力可以忽略。根據Codenoll Technologies Corporation的 Michael Coden的說法,硅是如此之純,以至于由純化硅組成的4km厚的窗戶產生的視覺感受與4mm厚的玻璃窗相同。隨著光學系統要求的增加,光纜的純度變得更為重要。Corning和Lucent的最好光纖除了極少的微量鐵元素和其他金屬以及氫氧離子外,沒有任何其他雜質,而存在氫氧離子是因為光纜中具有水分子。

需要注意的是光學系統在紅外線范圍內操作,但為了清晰起見,通常使用“光”這個詞?！?

光纖將光從一端引導到另一端。信號在一端由LED(發光二極管)或半導體激光器射入。LED可以產生高達大約300Mbit/s的信號。激光器可以產生幾個Gbit/s的信號。LED用于短距離光學鏈路,如企業骨干網,而激光器用于較長距離的網絡。激光器還能產生遠程骨干鏈路所需的更高功率級別。

如下表所示,激光器在接近紅外范圍的“窗口”中產生光。窗口是為光學傳輸而優化的紅外范圍。為了闡明光纖系統所用的術語,ITU最近定義了下列光譜帶。這些定義的目的僅僅是為了分類。

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圖F-5說明光纜的結構。其芯線是光從中傳輸的透明硅(或塑料)。覆層是包圍芯線的玻璃外殼。覆層的作用就像一面鏡子,將光反射回芯線中。覆層本身覆蓋有一個塑料層,必要時還覆蓋有強度材料。

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圖F-6說明光通過光纖時采用的不同路徑,這將取決于光纖的類型。如果芯線粗,且芯線和覆層間有尖銳的躍變,則高階光線將遵循反射路徑,而低階模式將遵循較直的路徑。這會導致有些光線在不同的時間到達源,這種現象稱為模式散射,后面將對之進行討論。色散限制了光纖距離。多模光纖可幫助解決此問題,或者可以像單模式光纖中一樣使用小芯線。后面給出的Bell Labs Web站點有一個動畫,它演示光在光纖中傳輸的方式。

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塑料芯線光纖用于短程應用,如飛機布線和一些建筑物的布線。本主題的其余部分講述基于硅的光纖。硅光纖分為用于短距離連接(LAN、校園網和短程城域網)的多模光纖和用于長距離連接(跨國網絡和洲際海底鏈路)的單模光纖。前者的光源通常是LED,而后者的光源是激光器。長距離光纖光纜通常每條光纜是由100到800根光纖集合在一起而組成的。