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单模光缆
阅读:689时间:2018-04-27 10:11:51

单模光缆是一种光纤传输设备。

简介

  主要是由纤芯、包层和涂敷层构成;纤芯是由高度透明的材料制成的;包层的折射率略小于纤芯,从而造成一种光波导效应,使大部分的电磁场被束缚在纤芯中传输;涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤,同时又增加光纤的柔韧性。在涂敷层外,往往加有塑料外套。
  按光纤的原材料的下同,光纤可分为以下几种类型:
  (1)石英系光纤
  (2)多组份玻璃纤维
  (3)塑料包层光纤
  (4)全塑光纤
  根据光纤横截面上折射率分布的情况来分类,光纤可分为阶跃折射率型和渐变折射率型(也称为梯度折射率型)。对于阶跃折射率光纤,在纤芯中折射率分布是均匀的,在纤芯和包层的界面上折射率发生突变;而对于渐变折射率光纤,折射率在纤芯中连续变化。n1>n2(n1纤芯的折射率n2包层的折射率)是光纤引导光波在纤芯中传输的必要条件,对于阶跃折射率光纤而言,它可以使光波在纤芯和包层交界面上形成全反射,引导光波沿纤芯向前传播;对于渐变折射率光纤而言,它可以使光波在纤芯中产生连续折射形成穿过光纤轴线的类似于正弦波的光射线,引导光波沿纤芯向前传播。
  根据光纤中的传输模式数量分类,光纤又可分为多模光纤和单模光纤。在一定的工作波长下。多模光纤是能传输许多模式的介质波导,而单模光纤只传输基模。
  多模光纤可以采用阶跃折射率分布,也可以采用渐变折射率分布;单模光纤多采用阶跃折射率分布。因此,石英光纤大体上也可以采用多模阶跃折射率光纤、多模渐变折射率光纤和单模阶跃折射率光纤三种。
  光这种电磁波在光纤中的传播属于介质圆波导,光线在介质的界面发生全反射时,电磁波被限制在介质中,称为导波或导模。给定的导波和工作波长,存在多种满足全反射条件的入射情况,称为导波的不同模式。以传输模式分为多模光纤和单模光纤。多模光纤可以传输若干个模式,而单模光纤对给定的工作波长只能传输一个模式。
  当光纤的归一化频率V小于其归一化截止频率Vc时,才能实现单模传输,即在光纤中仅有基模在传输,其余的高次模全部截止。就是说,除了光纤的参量如纤芯半径,数值孔径必须满足一定条件外,要实现单模传输还必须使光波波长大于某个数值,即λ≥λc,这个数值就叫做单模光纤的截止波长。
  截止波长λc的含义是,能使光纤实现单模传输的最小工作光波波长。也就是说,尽管其它条件皆满足,但如果光波波长不大于单模光纤的截止波长,仍不可能实现单模传输。
  另外,单模信号的距离损失比多模的小。在头3000英尺的距离下,多模光纤可能损失其LED光信号强度的50%,而单模在同样距离下只损失其激光信号的6.25%。
  单模的带宽潜力使其成为高速和长距离数据传输的唯一选择。最近的测试表明,在一根单模光缆上可将40G以太网的64信道传输长达2,840英里的距离。
  在安全应用中,选择多模还是单模的最常见决定因素是距离。如果只有几英里,首选多模,因为LED发射/接收机比单模需要的激光便宜得多。如果距离大于5英里,单模光纤最佳。另外一个要考虑的问题是带宽;如果将来的应用可能包括传输大带宽数据信号,那么单模将是最佳选择。

型号

  单模光缆按光纤的原材料的下同,可分为以下几种类型:
  (1)石英系光纤
  (2)多组份玻璃纤维
  (3)塑料包层光纤
  (4)全塑光纤

区别

  单模光缆和多模光缆主要是由传输点模数来区别的.单模光纤的纤芯直径很小,在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。
  单模光纤只能传输的是单模信号,而多模光纤可以传输多模信号,多模光纤(Multimodeopticalfiber=MMF):顾名思义就是能够传播多种模式电磁波(这里当然是光波)的光纤;由于有多个模式传送,所以存在有很大的模间色散,可传输的信息容量较小;多模光纤纤芯较大,一般为50um,数值孔径为0.2左右;模的数量取决于纤芯的直径、数值孔径和波长。
  单模光纤(Single-modefiber=SMF):则只能够传输一个模式的信号波,但是必须是符合条件的:好象记得教材上说与那个叫归一化频率的东西有关,纤芯特别需要细一点,最好是工作波长的3、4倍;所以单模光线从外形来说就比多模光纤细的多;单模光纤因为只传输一个模式,所以不存在模式色散。
  多模光纤用于小容量,短距离的系统,单模光纤用于主干,大容量,长距离的系统单模光纤芯径一般是9/125,而多模为50/125或62.5/125。
  单模和多模是相对特定波长而言的,相同的光纤在不同的波长可能是单模也可能是多模,光没有单多模之分,光源有单纵模~(dfb)和多纵模(fp)之分,多模光纤在纤径上要比单模细点,单模652是62.5/125,而多模的有50/125和62.5/125两种,从价格上来说,多模的一般是同芯数单模的1.5~2倍,从实际应用来看,多模的基本上用于数据接入光缆中,多模相对于单模来说最大的劣势是模间色散(由于同种光在不同模式内的速率不同)。
  在国内主要用的是62.5/125的多模光纤,至于两者的区别好像是成缆后的用途不一样,50的多用于室内光缆。
  单模光纤只传基模一种模式,多模可以传多种模式。单模主要用于长途干线,多模用于局域。前面有人说单模比多模细得多,其实是不对的,两种纤包层直径都为125只是芯径不一样,单模为9多模一般常用的有50和62.5两种。一般情况单模不会直接和多模相接是通过设备转换。
  光纤分多模光纤和单模光纤两类,多模光纤和单模光纤的区别,主要在于光的传输方式不同,当然带宽容量也不一样。多模光纤直径较大,不同波长和相位的光束沿光纤壁不停地反射着向前传输,造成色散,限制了两个中继器之间的传输距离和带宽,多模光纤的带宽约为2.5Gbps。单模光纤的直径较细,光在其中直线传播,很少反射,所以色散减小、带宽增加,传输距离也得到加长。但是与之配套的光端设备价格较高,单模光纤的带宽超过10Gbps。
  多模光纤受到模式较高的脉冲信号扩展(色散)的影响比较大,而单模光纤较好的解决了模间色散的问题。SMFCORE8.3-9.3um.MFD通常为9.3um。

连接方式

  一、单模光缆连接的主要方式   1.固定连接。主要用于光缆线路中多模、单模光缆间的永久性连接,多采用熔接,也有采用粘接和机械连接。特点是接头损耗小,机械强度较高,设备需要熔接机。   2.活动连接。主要用于多模、单模光缆与传输系统设备以及与仪表间的连接,主要是通过光连接插头进行连接。特点是接头灵活较好,调换连接点方便,损耗和反射较大是这种连接方式的不足。插损方面也已经很好了,几十RMB就可以了,可以直接买成品,如果你要散件的话,还需要端面抛光研磨设备,那个就太贵了,建议直接买跳线。   3.临时连接。测量尾纤与被测多模、单模光缆间的耦合连接,一般采用此方法连接。特点是方便灵活,成本低,对损耗要求不高,临时测量时多采用此方式连接。也可以用熔接机或者V型槽加胶。   二、对单模光缆连接的要求   1.对固定连接的要求光纤固定连接是光缆线路中一项关键性技术。对固定连接的要求有以下几方面:连接损耗小,一致性较好;连接损耗稳定性要好,一般温差范围内不应有附加损耗的产生;具有足够的机械强度和使用寿命;操作应尽量简便,易于施工作业;接头体积要小,易于放置和防护;费用低,材料易于加工。   2.对活动连接的要求对于要求可拆卸的光纤连接方式,都采用机械式连接器来实现。对其要求主要有以下几方面:连接损耗要小,单模光缆损耗小于0.5dB;应有较好的重复性和互换性。多次插拔和互换配件后,仍有较好的一致性;具有较好的稳定性,连接件紧固后插入损耗稳定,不受温度变化的影响;体积要小,重量要轻;有一定的强度;价格适宜。   3.对临时连接的要求光纤的临时连接,也可以用熔接机熔接。要求损耗尽可能地低,在用V型槽和毛细管连接时,必须加配比液,否则无法消除菲涅尔反射。

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