微細的(de)光(guang)(guang)(guang)纖封(feng)裝(zhuang)在塑料護套(tao)中,使(shi)(shi)得(de)它(ta)能夠彎曲(qu)而不至于斷裂。通(tong)常,光(guang)(guang)(guang)纖的(de)一端的(de)發(fa)射裝(zhuang)置使(shi)(shi)用(yong)發(fa)光(guang)(guang)(guang)二極管(light emitting diode,LED)或一束(shu)激光(guang)(guang)(guang)將光(guang)(guang)(guang)脈沖傳送至光(guang)(guang)(guang)纖,光(guang)(guang)(guang)纖的(de)另一端的(de)接收裝(zhuang)置使(shi)(shi)用(yong)光(guang)(guang)(guang)敏元(yuan)件檢測(ce)脈沖。
在(zai)日常生活(huo)中,由于光在(zai)光導纖維的(de)傳導損耗比電在(zai)電線傳導的(de)損耗低得(de)多,光纖被用(yong)作長距離的(de)信息傳遞。
通常光(guang)(guang)纖與(yu)光(guang)(guang)纜(lan)兩個(ge)名詞會被(bei)混(hun)淆(xiao)。多(duo)數(shu)光(guang)(guang)纖在使用前必(bi)須(xu)由幾層保護結構包(bao)覆(fu),包(bao)覆(fu)后的(de)(de)纜(lan)線即(ji)被(bei)稱為(wei)光(guang)(guang)纜(lan)。光(guang)(guang)纖外層的(de)(de)保護層和絕(jue)緣(yuan)層可(ke)防止周圍(wei)環境對(dui)光(guang)(guang)纖的(de)(de)傷害,如水、火、電擊等(deng)。
光(guang)(guang)纜分為:纜皮(pi)、芳(fang)綸絲、緩沖層和(he)光(guang)(guang)纖。光(guang)(guang)纖和(he)同軸電纜相似,只是(shi)沒有網狀屏蔽(bi)層。中(zhong)心是(shi)光(guang)(guang)傳播的(de)玻璃芯。核為50μm,包層為125μm,50/125μm是(shi)多模光(guang)(guang)纖的(de)一個重(zhong)要的(de)特(te)征。
其中金磚國家光(guang)纜(lan)(lan)計劃是直(zhi)接連通(tong)5個(ge)金磚國家的海(hai)底光(guang)纜(lan)(lan)項目,將于2014年初開工,2015年中啟用。該項目總長(chang)3.4萬千米,其中直(zhi)接連通(tong)5個(ge)金磚國家的海(hai)底光(guang)纜(lan)(lan)長(chang)約2.4萬千米。
2013年(nian),全球100G光纖的(de)收入(ru)預計將首次(ci)超(chao)過10億美元。該公(gong)(gong)司分(fen)析了2013年(nian)一季度全球光網絡市場(chang)的(de)財務(wu)結果,發(fa)現了一些趨勢,包括一個令(ling)人失望(wang)的(de)趨勢,即(ji)市場(chang)的(de)總體(ti)增長(chang)(chang)仍然是(shi)困難的(de),只有(you)日本的(de)富士公(gong)(gong)司利潤逐年(nian)增長(chang)(chang)。
雖然光纖市場(chang)在第一季(ji)度出現衰退的情(qing)況并不少見,但這(zhe)次(ci)下降令人(ren)擔(dan)憂是因為這(zhe)已經是連續第五(wu)個季(ji)度市場(chang)有所下降,并且季(ji)度收(shou)入達到六年(nian)來(lai)的最低值(zhi)。
100G光纖(xian)的情況較為樂(le)觀,不(bu)(bu)管環(huan)比(bi)、同比(bi)都(dou)表現出強勁增(zeng)長(chang)(chang)(chang)。2013年(nian)一(yi)季(ji)度,100G光纖(xian)的出貨量(liang)較2012年(nian)四季(ji)度增(zeng)長(chang)(chang)(chang)了41%,收入(ru)較2012年(nian)四季(ji)度增(zeng)長(chang)(chang)(chang)了24%。以此計算,年(nian)收入(ru)有望首次超過10億美(mei)元(yuan)。2013年(nian)一(yi)季(ji)度,有20家(jia)供應(ying)商出售100G光纖(xian),將有更多(duo)的廠商加入(ru)市場競(jing)爭(zheng)。供應(ying)商持(chi)謹慎(shen)樂(le)觀的態度,短期訂單量(liang)看漲(zhang),長(chang)(chang)(chang)期訂單量(liang)并不(bu)(bu)樂(le)觀。
1870年的(de)一(yi)天(tian),英國物理學家丁達爾到皇家學會(hui)的(de)演講廳講光(guang)的(de)全反射原理,他做了一(yi)個簡單的(de)實(shi)驗:在(zai)裝滿水(shui)(shui)的(de)木桶(tong)(tong)上(shang)鉆個孔,然后用燈(deng)從桶(tong)(tong)上(shang)邊把水(shui)(shui)照亮。結果使觀眾(zhong)們大(da)吃一(yi)驚。人們看到,放(fang)光(guang)的(de)水(shui)(shui)從水(shui)(shui)桶(tong)(tong)的(de)小孔里流(liu)了出(chu)來,水(shui)(shui)流(liu)彎(wan)(wan)曲(qu),光(guang)線也跟著彎(wan)(wan)曲(qu),光(guang)居然被彎(wan)(wan)彎(wan)(wan)曲(qu)曲(qu)的(de)水(shui)(shui)俘獲了。
人(ren)(ren)們(men)曾經(jing)發現,光能沿著從(cong)酒桶中(zhong)噴出的(de)細(xi)酒流(liu)傳輸(shu);人(ren)(ren)們(men)還發現,光能順(shun)著彎(wan)曲的(de)玻(bo)璃棒前進(jin)。這(zhe)(zhe)是(shi)為什么呢(ni)?難(nan)道光線(xian)不再直(zhi)進(jin)了(le)嗎?這(zhe)(zhe)些現象(xiang)引(yin)起(qi)了(le)丁達爾(er)的(de)注意,經(jing)過他的(de)研(yan)究,發現這(zhe)(zhe)是(shi)光的(de)全反射(she)的(de)作用(yong),由于水等(deng)介(jie)質(zhi)密度(du)比周圍的(de)物質(zhi)(如(ru)空氣)大,即光從(cong)水中(zhong)射(she)向空氣,當入射(she)角(jiao)大于某一角(jiao)度(du)時,折射(she)光線(xian)消失,全部(bu)光線(xian)都反射(she)回水中(zhong)。表(biao)面上(shang)看,光好像在(zai)水流(liu)中(zhong)彎(wan)曲前進(jin)。
后(hou)來人們造出一(yi)種透明度(du)很高、粗細像蜘蛛絲一(yi)樣的(de)玻(bo)璃(li)(li)絲──玻(bo)璃(li)(li)纖(xian)維,當光(guang)(guang)線(xian)以合適的(de)角度(du)射入玻(bo)璃(li)(li)纖(xian)維時,光(guang)(guang)就沿著彎彎曲曲的(de)玻(bo)璃(li)(li)纖(xian)維前進。由于這(zhe)種纖(xian)維能(neng)夠(gou)用來傳輸光(guang)(guang)線(xian),所以稱它為光(guang)(guang)導纖(xian)維。
1880 AlexandraGrahamBell發(fa)明光束通話傳輸
1960 電射及光(guang)纖之發明(ming)
1960 玻(bo)璃纖維(wei)的傳輸(shu)損耗大于1000dB/km,其(qi)他材料包(bao)括光(guang)圈波(bo)導、氣體透鏡波(bo)導、空心金屬波(bo)導管等
1966 七月,英籍、華裔(yi)學者(zhe)高錕博士(shi)(K.C.Kao)在PIEE雜志(zhi)上(shang)發表(biao)論文《光(guang)頻率的(de)介質纖(xian)維表(biao)面波導》,從理論上(shang)分(fen)析(xi)證明了用光(guang)纖(xian)作(zuo)為(wei)傳輸媒體以實現光(guang)通信(xin)的(de)可能性,并預言了制造通信(xin)用的(de)超(chao)低耗光(guang)纖(xian)的(de)可能性
1970美(mei)國康寧公司三(san)名科研人員馬瑞爾(er)、卡普(pu)隆(long)、凱(kai)克(ke)用(yong)改進型化學相沉積法(fa)(MCVD法(fa))成(cheng)功研制成(cheng)傳輸(shu)損耗只有(you)20dB/km的(de)低損耗石英光纖。
1970 美國貝爾實(shi)驗室研(yan)制出世界上第一只在(zai)室溫下連續(xu)波工作的(de)砷化鎵(jia)鋁半(ban)導體(ti)激(ji)光器(qi)
1972 傳輸損耗(hao)降低至4dB/km
1974 美國貝(bei)爾(er)研究(jiu)所發(fa)明了(le)低損耗光(guang)纖制(zhi)作法(fa)(fa)――CVD法(fa)(fa)(化學(xue)氣相沉積法(fa)(fa)),使光(guang)纖傳(chuan)輸損耗降低到1.1dB/km。
1976 美國(guo)在亞特蘭(lan)大的(de)(de)貝爾實(shi)驗室(shi)地下管道開(kai)通了世界上(shang)第(di)一條光纖(xian)通信系統的(de)(de)試驗線路。采用(yong)一條擁有144個光纖(xian)的(de)(de)光纜(lan)以44.736Mbps的(de)(de)速率傳(chuan)輸信號,中繼距離為10km。采用(yong)的(de)(de)是(shi)多模光纖(xian),光源用(yong)的(de)(de)是(shi)發光管LED,波長是(shi)0.85微(wei)米(mi)的(de)(de)紅外光。
1976 傳輸損耗降(jiang)低(di)至0.5dB/km
1977 貝(bei)爾研究所(suo)和日(ri)本電報(bao)電話公(gong)司幾乎同時(shi)(shi)研制成功壽命(ming)達100萬(wan)小時(shi)(shi)(實用中10年(nian)左右)的半(ban)導體激光器
1977 世界(jie)上(shang)第一條光纖通信系統在美國芝加哥市投入商(shang)用,速率為45Mb/s
1977 首次實際(ji)安裝電話光纖網路
1978 FORT在法國首次安(an)裝其生產之(zhi)光纖電(dian)
1979趙梓森(sen)拉制出我(wo)國自主研發的(de)第一根(gen)實用(yong)光纖(xian)(xian),被(bei)譽為(wei)“中(zhong)國光纖(xian)(xian)之父”
1979 傳輸(shu)損耗降低至0.2dB/km
1980 多模(mo)光(guang)纖通信系統商(shang)用化(hua)(140Mb/s),并(bing)著手單模(mo)光(guang)纖通信系統的現場試(shi)驗工作
1990 單模光(guang)纖通信系統進入商用化階段(565Mb/s),并(bing)著(zhu)手進行(xing)零色(se)散移位光(guang)纖和波(bo)分復用及相(xiang)干通信的現(xian)場試驗,而且陸續制定數字同(tong)步體系(SDH)的技(ji)術(shu)標準
1990 傳輸(shu)損耗降低至0.14dB/km,已經接(jie)近(jin)石英光纖(xian)的(de)理(li)論衰耗極限值0.1dB/km
1990 區域網絡及(ji)其(qi)他短距離傳輸應用之光纖
1992貝(bei)爾實驗室與日本合(he)作伙(huo)伴成功地試驗了可以無錯(cuo)誤傳(chuan)輸9000公里(li)的光放大器,其最初速率為5Gbps,隨后增(zeng)加到(dao)10Gbps
1993 SDH產品開(kai)始商(shang)用化(622Mb/s 以(yi)下)
1995 2.5Gb/s 的SDH產(chan)品進(jin)入商用化階段(duan)
1996 10Gb/s 的(de)SDH產品進入商用化階(jie)段
1997 采用波分復用技術(WDM)的20Gb/s 和(he)40Gb/s 的SDH產品試(shi)驗取得重大突(tu)破(po)
2000 到(dao)屋(wu)邊(bian)光(guang)纖(xian)=>到(dao)桌邊(bian)光(guang)纖(xian)
2005 3.2Tbps超大容量(liang)的(de)光纖通(tong)信系統在上海至杭(hang)州開通(tong)
2005 FTTH(Fiber To The Home)光纖(xian)直接到家(jia)庭
光及其特性:
1.光是一種電(dian)磁波
可見光(guang)部分波長范圍是(shi):390~760nm(納米)。大于760nm部分是(shi)紅外光(guang),小于390nm部分是(shi)紫外光(guang)。光(guang)纖中應(ying)用的是(shi):850nm,1310nm,1550nm三(san)種。
2.光(guang)的折射,反(fan)射和全反(fan)射。
因(yin)光(guang)在不(bu)同(tong)物(wu)質(zhi)(zhi)中的(de)(de)(de)傳播速(su)度(du)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de),所以(yi)光(guang)從一種物(wu)質(zhi)(zhi)射(she)(she)(she)向另(ling)一種物(wu)質(zhi)(zhi)時,在兩種物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)交界面處會產生折(zhe)射(she)(she)(she)和(he)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)。而(er)且,折(zhe)射(she)(she)(she)光(guang)的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)會隨入(ru)射(she)(she)(she)光(guang)的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)變化而(er)變化。當入(ru)射(she)(she)(she)光(guang)的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)達到或(huo)超(chao)過某一角(jiao)(jiao)度(du)時,折(zhe)射(she)(she)(she)光(guang)會消失,入(ru)射(she)(she)(she)光(guang)全(quan)部被(bei)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)回(hui)來,這就是(shi)光(guang)的(de)(de)(de)全(quan)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)。不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)對相同(tong)波長光(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)射(she)(she)(she)角(jiao)(jiao)度(du)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(即不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)有不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)光(guang)折(zhe)射(she)(she)(she)率),相同(tong)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)對不(bu)同(tong)波長光(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)射(she)(she)(she)角(jiao)(jiao)度(du)也(ye)是(shi)不(bu)同(tong)。光(guang)纖通訊就是(shi)基于以(yi)上原理(li)而(er)形成的(de)(de)(de)。
1.光(guang)纖裸(luo)纖一(yi)(yi)般分(fen)為三層:中(zhong)心高折射(she)(she)率玻璃(li)芯(芯徑一(yi)(yi)般為50或62.5μm),中(zhong)間為低折射(she)(she)率硅(gui)玻璃(li)包層(直(zhi)徑一(yi)(yi)般為125μm),最外是加強用的樹脂涂層。光(guang)線在纖芯傳送,當(dang)光(guang)纖射(she)(she)到纖芯和外層界面的角(jiao)度(du)大于(yu)產生全(quan)反射(she)(she)的臨界角(jiao)時,光(guang)線透不過界面,會全(quan)部反射(she)(she)回來(lai),繼續在纖芯內向前傳送,而包層主要起到保護的作用。
2.數值孔徑:
入(ru)射(she)到光纖(xian)端面的(de)(de)光并(bing)不(bu)能全部被光纖(xian)所(suo)傳輸,只(zhi)是(shi)在(zai)某個角度(du)范圍內的(de)(de)入(ru)射(she)光才可以。這個角度(du)就稱(cheng)為光纖(xian)的(de)(de)數(shu)(shu)值孔徑。光纖(xian)的(de)(de)數(shu)(shu)值孔徑大(da)些(xie)對于(yu)光纖(xian)的(de)(de)對接是(shi)有利(li)的(de)(de)。不(bu)同廠(chang)家生產的(de)(de)光纖(xian)的(de)(de)數(shu)(shu)值孔徑不(bu)同(AT&T CORNING)。
3.光纖的種類:
光纖(xian)的(de)(de)種類很(hen)多,根據用途不同,所需要的(de)(de)功能和性能也有所差(cha)異。但對于有線電(dian)視和通信(xin)用的(de)(de)光纖(xian),其(qi)設計(ji)和制造的(de)(de)原則(ze)基本相同,諸如:
①損耗小;
②有一定(ding)帶寬且色散小;
③接線容易;
④易于成統;
⑤可靠性高;
⑥制造比較簡(jian)單;
⑦價廉(lian)等。光纖的(de)分類主要是從工(gong)作波長(chang)、折射率分布、傳(chuan)輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的(de),茲將各種分類舉(ju)例如下。
(1)工作波長:紫外(wai)光纖(xian)、可(ke)觀(guan)光纖(xian)、近紅外(wai)光纖(xian)、紅外(wai)光纖(xian)(0.85μm、1.3μm、1.55μm)。
(2)折射(she)率分布:階(jie)躍(SI)型光(guang)纖(xian)(xian)、近階(jie)躍型光(guang)纖(xian)(xian)、漸(jian)變(bian)(GI)型光(guang)纖(xian)(xian)、其它(如三角(jiao)型、W型、凹陷型等)。
(3)傳輸模式:單模光纖(xian)(含(han)偏振(zhen)(zhen)保持光纖(xian)、非偏振(zhen)(zhen)保持光纖(xian))、多模光纖(xian)。
(4)原材料(liao):石英光(guang)纖(xian)、多成分(fen)玻璃光(guang)纖(xian)、塑料(liao)光(guang)纖(xian)、復合材料(liao)光(guang)纖(xian)(如塑料(liao)包(bao)層(ceng)、液體纖(xian)芯等)、紅外(wai)材料(liao)等。按(an)被覆材料(liao)還可分(fen)為無(wu)機材料(liao)(碳等)、金屬材料(liao)(銅、鎳等)和塑料(liao)等。
(5)制造方法(fa):預塑有汽(qi)相軸向沉(chen)積(ji)(VAD)、化(hua)學汽(qi)相沉(chen)積(ji)(CVD)等,拉絲(si)法(fa)有管律法(fa)(Rod intube)和雙坩鍋法(fa)等。
石(shi)(shi)英(ying)光(guang)纖(Silica Fiber)是以二(er)氧化硅(gui)(SiO2)為主要原料,并按不同(tong)的(de)摻雜(za)量,來控制纖芯和包層的(de)折射率分(fen)布的(de)光(guang)纖。石(shi)(shi)英(ying)(玻璃)系(xi)列光(guang)纖,具有低耗、寬帶(dai)的(de)特(te)點(dian),已廣(guang)泛應(ying)用于有線電視和通信(xin)系(xi)統(tong)。
石英玻璃光導纖(xian)維的優點是(shi)損(sun)耗低(di),當光波長(chang)為1.0~1.7μm(約1.4μm附近),損(sun)耗只有(you)1dB/km,在1.55μm處(chu)最低(di),只有(you)0.2dB/km。
摻(chan)氟(fu)(fu)光(guang)纖(xian)(xian)(Fluorine Doped Fiber)為(wei)石英(ying)光(guang)纖(xian)(xian)的(de)(de)典型產品(pin)之一。通常,作(zuo)(zuo)為(wei)1.3μm波域的(de)(de)通信用(yong)(yong)光(guang)纖(xian)(xian)中,控(kong)制纖(xian)(xian)芯的(de)(de)摻(chan)雜物為(wei)二氧化鍺(GeO2),包層是(shi)(shi)用(yong)(yong)SiO2作(zuo)(zuo)成的(de)(de)。但接氟(fu)(fu)光(guang)纖(xian)(xian)的(de)(de)纖(xian)(xian)芯,大多使(shi)用(yong)(yong)SiO2,而(er)在包層中卻是(shi)(shi)摻(chan)入氟(fu)(fu)素的(de)(de)。由于,瑞利散(san)射(she)損耗是(shi)(shi)因(yin)折(zhe)射(she)率(lv)的(de)(de)變動而(er)引起(qi)的(de)(de)光(guang)散(san)射(she)現象(xiang)。所以(yi),希望形成折(zhe)射(she)率(lv)變動因(yin)素的(de)(de)摻(chan)雜物,以(yi)少為(wei)佳。氟(fu)(fu)素的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)主要是(shi)(shi)可(ke)以(yi)降低SIO2的(de)(de)折(zhe)射(she)率(lv)。因(yin)而(er),常用(yong)(yong)于包層的(de)(de)摻(chan)雜。
石(shi)英光(guang)(guang)纖(xian)與(yu)其它原料的(de)光(guang)(guang)纖(xian)相比,還具有從紫外(wai)線(xian)光(guang)(guang)到近紅外(wai)線(xian)光(guang)(guang)的(de)透光(guang)(guang)廣譜(pu),除通(tong)信(xin)用(yong)途之外(wai),還可用(yong)于導光(guang)(guang)和(he)圖(tu)像傳導等領域(yu)。
作為光(guang)(guang)通信(xin)領(ling)域(yu)所(suo)開發(fa)的石英(ying)系列光(guang)(guang)纖(xian)(xian)的工作波長,盡(jin)管(guan)用(yong)在較短(duan)的傳(chuan)輸距離,也(ye)只(zhi)能用(yong)于2μm。為此,能在更長的紅(hong)外波長領(ling)域(yu)工作,所(suo)開發(fa)的光(guang)(guang)纖(xian)(xian)稱(cheng)為紅(hong)外光(guang)(guang)纖(xian)(xian)。紅(hong)外光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(Infrared Optical Fiber)主要用(yong)于光(guang)(guang)能傳(chuan)送。例如有(you):溫(wen)度計量、熱(re)圖像傳(chuan)輸、激(ji)光(guang)(guang)手術刀醫療、熱(re)能加工等等,普及率(lv)尚低。
復合光纖(Compound Fiber)是(shi)在SiO2原(yuan)料(liao)中,再適當混合諸如氧(yang)化鈉(Na2O)、氧(yang)化硼(B2O3)、氧(yang)化鉀(jia)(K2O)等氧(yang)化物制作成多組分(fen)玻(bo)璃(li)光纖,特點是(shi)多組分(fen)玻(bo)璃(li)比石英玻(bo)璃(li)的軟化點低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫療業務(wu)的光纖內窺鏡。
氟(fu)化(hua)物光(guang)纖氯化(hua)物光(guang)纖(Fluoride Fiber)是(shi)由(you)氟(fu)化(hua)物玻(bo)璃(li)作成的(de)(de)(de)光(guang)纖。這(zhe)種(zhong)光(guang)纖原料又(you)簡(jian)稱ZBLAN(即將氟(fu)化(hua)鋯(ZrF2)、氟(fu)化(hua)鋇(BaF2)、氟(fu)化(hua)鑭(LaF3)、氟(fu)化(hua)鋁(lv)(AlF3)、氟(fu)化(hua)鈉(NaF)等(deng)氯化(hua)物玻(bo)璃(li)原料簡(jian)化(hua)成的(de)(de)(de)縮語。主要(yao)工(gong)作在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)2~10μm波(bo)長的(de)(de)(de)光(guang)傳(chuan)(chuan)輸業務。由(you)于(yu)(yu)ZBLAN具有超低損耗(hao)光(guang)纖的(de)(de)(de)可能(neng)性,正在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)進行(xing)著(zhu)用于(yu)(yu)長距(ju)離通信光(guang)纖的(de)(de)(de)可行(xing)性開發(fa),例如:其理論上的(de)(de)(de)最低損耗(hao),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)3μm波(bo)長時(shi)可達10.2~10.3dB/km,而石英光(guang)纖在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)1.55μm時(shi)卻在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)0.15~0.16dB/Km之間。ZBLAN光(guang)纖由(you)于(yu)(yu)難于(yu)(yu)降低散射損耗(hao),只能(neng)用在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)2.4~2.7μm的(de)(de)(de)溫(wen)敏器(qi)(qi)和熱(re)圖像傳(chuan)(chuan)輸,尚未廣泛實用。最近(jin),為了利用ZBLAN進行(xing)長距(ju)離傳(chuan)(chuan)輸,正在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)研制1.3μm的(de)(de)(de)摻鐠光(guang)纖放大器(qi)(qi)(PDFA)。
塑包光纖(Plastic Clad Fiber)是將高純度的石(shi)英(ying)玻璃作(zuo)成纖芯,而將折射率比(bi)石(shi)英(ying)稍低的如硅膠等塑料作(zuo)為包層(ceng)的階躍型光纖。它(ta)與石(shi)英(ying)光纖相(xiang)比(bi)較,具有纖芯粗(cu)、數值孔徑(NA)高的特點(dian)。因此,易(yi)與發光二極管LED光源(yuan)結合(he),損耗(hao)也較小。所(suo)以,非常適用于局域網(LAN)和近距離(li)通信(xin)。
這是將纖(xian)(xian)芯和(he)包層都(dou)用(yong)塑(su)料(聚合(he)物)作成的(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)。早期產品主要用(yong)于(yu)裝飾和(he)導(dao)光(guang)(guang)照(zhao)明及近距離光(guang)(guang)鍵路的(de)(de)光(guang)(guang)通信中。原料主要是有機玻璃(PMMA)、聚苯乙(yi)稀(PS)和(he)聚碳(tan)酸酯(PC)。損耗(hao)受到(dao)塑(su)料固有的(de)(de)C-H結合(he)結構(gou)制約,一般每km可(ke)達(da)幾十(shi)dB。為了降低損耗(hao)正在(zai)開發(fa)應(ying)用(yong)氟(fu)索系(xi)列塑(su)料。由于(yu)塑(su)料光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(Plastic Optical fiber)的(de)(de)纖(xian)(xian)芯直徑為1000μm,比單(dan)(dan)模石(shi)英光(guang)(guang)纖(xian)(xian)大100倍,接續簡單(dan)(dan),而且易于(yu)彎(wan)曲施工容易。近年來,加上寬(kuan)帶化的(de)(de)進度(du),作為漸(jian)變型(GI)折射率的(de)(de)多模塑(su)料光(guang)(guang)纖(xian)(xian)的(de)(de)發(fa)展受到(dao)了社(she)會的(de)(de)重視(shi)。最近,在(zai)汽車內部LAN中應(ying)用(yong)較快,未來在(zai)家庭LAN中也可(ke)能得到(dao)應(ying)用(yong)。
單(dan)模(mo)光纖(xian)(xian)這是指在(zai)工作波長(chang)中(zhong),只能(neng)傳(chuan)輸(shu)一(yi)個傳(chuan)播模(mo)式的(de)光纖(xian)(xian),通常簡稱為單(dan)模(mo)光纖(xian)(xian)(SMF:Single ModeFiber)。在(zai)有(you)(you)線電視和光通信(xin)中(zhong),是應用最廣泛的(de)光纖(xian)(xian)。由于,光纖(xian)(xian)的(de)纖(xian)(xian)芯很(hen)細(約10μm)而且(qie)折射率(lv)呈階躍狀(zhuang)分布,當(dang)歸一(yi)化頻(pin)(pin)率(lv)V參數(shu)<2.4時,理論上,只能(neng)形成(cheng)(cheng)單(dan)模(mo)傳(chuan)輸(shu)。另(ling)外,SMF沒有(you)(you)多(duo)(duo)模(mo)色散(san),不(bu)僅傳(chuan)輸(shu)頻(pin)(pin)帶較多(duo)(duo)模(mo)光纖(xian)(xian)更(geng)寬,再(zai)加上SMF的(de)材料色散(san)和結構色散(san)的(de)相加抵消,其(qi)合成(cheng)(cheng)特性恰好形成(cheng)(cheng)零色散(san)的(de)特性,使傳(chuan)輸(shu)頻(pin)(pin)帶更(geng)加拓寬。SMF中(zhong),因(yin)摻雜物不(bu)同與制造方式的(de)差別(bie)有(you)(you)許多(duo)(duo)類型。凹陷型包(bao)層(ceng)光纖(xian)(xian)(DePr-essed Clad Fiber),其(qi)包(bao)層(ceng)形成(cheng)(cheng)兩(liang)重(zhong)結構,鄰(lin)近纖(xian)(xian)芯的(de)包(bao)層(ceng),較外倒(dao)包(bao)層(ceng)的(de)折射率(lv)還低。
多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)將(jiang)光(guang)纖(xian)按工作波(bo)長以其傳播可能的(de)(de)(de)(de)模(mo)式(shi)為(wei)多(duo)個模(mo)式(shi)的(de)(de)(de)(de)光(guang)纖(xian)稱作多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)(MMF:MUlti ModeFiber)。纖(xian)芯(xin)直徑為(wei)50μm,由(you)于(yu)傳輸模(mo)式(shi)可達幾百個,與SMF相比傳輸帶寬主要受(shou)模(mo)式(shi)色散支(zhi)配。在(zai)歷(li)史(shi)上(shang)曾用(yong)于(yu)有(you)線(xian)電視(shi)和通信(xin)系統的(de)(de)(de)(de)短(duan)距(ju)離傳輸。自(zi)從出現SMF光(guang)纖(xian)后,似乎形(xing)成歷(li)史(shi)產品。但實(shi)際(ji)上(shang),由(you)于(yu)MMF較SMF的(de)(de)(de)(de)芯(xin)徑大且與LED等(deng)光(guang)源結(jie)合容易(yi),在(zai)眾(zhong)多(duo)LAN中更有(you)優勢。所以,在(zai)短(duan)距(ju)離通信(xin)領域中MMF仍在(zai)重新受(shou)到重視(shi)。MMF按折射率分(fen)布進(jin)行分(fen)類時(shi),有(you):漸(jian)變(bian)(GI)型和階(jie)躍(SI)型兩種。GI型的(de)(de)(de)(de)折射率以纖(xian)芯(xin)中心為(wei)最高(gao),沿向包層徐徐降(jiang)低。由(you)于(yu)SI型光(guang)波(bo)在(zai)光(guang)纖(xian)中的(de)(de)(de)(de)反射前進(jin)過(guo)程中,產生各(ge)個光(guang)路徑的(de)(de)(de)(de)時(shi)差,致使(shi)射出光(guang)波(bo)失真(zhen),色激(ji)較大。其結(jie)果(guo)是傳輸帶寬變(bian)窄,SI型MMF應用(yong)較少。
單模光(guang)(guang)纖(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作波長(chang)在(zai)(zai)1.3Pm時,模場直(zhi)徑(jing)約(yue)(yue)9Pm,其(qi)傳(chuan)(chuan)輸(shu)損(sun)耗約(yue)(yue)0.3dB/km。此(ci)時,零(ling)色散波長(chang)恰好在(zai)(zai)1.3pm處。石(shi)英(ying)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)中(zhong)(zhong),從原(yuan)材料上(shang)看1.55pm段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)損(sun)耗最小(xiao)(約(yue)(yue)0.2dB/km)。由于已經實用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)摻鉺光(guang)(guang)纖(xian)(xian)放(fang)大器(EDFA)是(shi)工作在(zai)(zai)1.55pm波段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),如果(guo)在(zai)(zai)此(ci)波段(duan)也(ye)(ye)能(neng)實現(xian)零(ling)色散,就(jiu)(jiu)更有(you)利于應用(yong)1.55Pm波段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)距離傳(chuan)(chuan)輸(shu)。于是(shi),巧妙地利用(yong)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)材料中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)英(ying)材料色散與纖(xian)(xian)芯結構(gou)色散的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)抵消特性(xing)(xing),就(jiu)(jiu)可使原(yuan)在(zai)(zai)1.3Pm段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零(ling)色散,移位(wei)到1.55pm段(duan)也(ye)(ye)構(gou)成(cheng)零(ling)色散。因此(ci),被(bei)命名為色散位(wei)移光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(DSF:DispersionShifted Fiber)。加(jia)大結構(gou)色散的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa),主要是(shi)在(zai)(zai)纖(xian)(xian)芯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)折射率分布性(xing)(xing)能(neng)進行改(gai)善。在(zai)(zai)光(guang)(guang)通信的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)距離傳(chuan)(chuan)輸(shu)中(zhong)(zhong),光(guang)(guang)纖(xian)(xian)色散為零(ling)是(shi)重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de),但不是(shi)唯一的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。其(qi)它(ta)性(xing)(xing)能(neng)還有(you)損(sun)耗小(xiao)、接續(xu)容易、成(cheng)纜化(hua)或(huo)工作中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性(xing)(xing)變化(hua)小(xiao)(包(bao)括彎曲、拉(la)伸(shen)和環境變化(hua)影(ying)響)。DSF就(jiu)(jiu)是(shi)在(zai)(zai)設計(ji)中(zhong)(zhong),綜合考(kao)慮這些因素。
色散(san)移位光纖(xian)(xian)(DSF)是將單模光纖(xian)(xian)設計零(ling)色散(san)位于1.55pm波段的(de)(de)光纖(xian)(xian)。而色散(san)平坦(tan)光纖(xian)(xian)(DFF:Dispersion Flattened Fiber)卻是將從1.3Pm到(dao)1.55pm的(de)(de)較寬波段的(de)(de)色散(san),都能(neng)作到(dao)很低,幾乎達到(dao)零(ling)色散(san)的(de)(de)光纖(xian)(xian)稱(cheng)作DFF。由于DFF要作到(dao)1.3pm~1.55pm范圍(wei)的(de)(de)色散(san)都減少。就(jiu)需要對光纖(xian)(xian)的(de)(de)折射率分布進行復(fu)(fu)雜(za)的(de)(de)設計。不過這(zhe)種光纖(xian)(xian)對于波分復(fu)(fu)用(WDM)的(de)(de)線路(lu)卻是很適(shi)宜(yi)的(de)(de)。由于DFF光纖(xian)(xian)的(de)(de)工藝比(bi)較復(fu)(fu)雜(za),費用較貴。今后隨著產量的(de)(de)增加(jia),價格也會降低。
對于(yu)采用(yong)單模光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)(de)干線(xian)(xian)系統,由于(yu)多(duo)數是利用(yong)1.3pm波段色(se)(se)散(san)(san)(san)為(wei)零(ling)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)構成的(de)(de)。可是,損耗最(zui)小的(de)(de)1.55pm,由于(yu)EDFA的(de)(de)實用(yong)化,如(ru)果能在1.3pm零(ling)色(se)(se)散(san)(san)(san)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)上也(ye)能令1.55pm波長工作,將是非常有(you)益(yi)的(de)(de)。因(yin)為(wei),在1.3Pm零(ling)色(se)(se)散(san)(san)(san)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)中(zhong)(zhong),1.55Pm波段的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)(san)約有(you)16ps/km/nm之多(duo)。如(ru)果在此(ci)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)線(xian)(xian)路中(zhong)(zhong),插(cha)入一段與(yu)此(ci)色(se)(se)散(san)(san)(san)符號相反的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian),就可使整(zheng)個光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)路的(de)(de)色(se)(se)散(san)(san)(san)為(wei)零(ling)。為(wei)此(ci)目(mu)的(de)(de)所用(yong)的(de)(de)是光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)則稱作色(se)(se)散(san)(san)(san)補償(chang)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)(DCF:DisPersion Compe-nsation Fiber)。DCF與(yu)標準的(de)(de)1.3pm零(ling)色(se)(se)散(san)(san)(san)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)相比,纖(xian)(xian)(xian)(xian)芯直徑更細(xi),而且折射率差(cha)也(ye)較(jiao)大。DCF也(ye)是WDM光(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)路的(de)(de)重要組成部分。
在(zai)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)中傳播(bo)的光(guang)(guang)(guang)波(bo),因為(wei)具有(you)電磁波(bo)的性質(zhi),所以(yi),除(chu)了(le)基本的光(guang)(guang)(guang)波(bo)單一模(mo)(mo)式之(zhi)外,實質(zhi)上還存(cun)在(zai)著電磁場(TE、TM)分(fen)布(bu)的兩(liang)個(ge)正交模(mo)(mo)式。通常,由于光(guang)(guang)(guang)纖(xian)截面的結構是圓對稱的,這兩(liang)個(ge)偏(pian)振(zhen)(zhen)模(mo)(mo)式的傳播(bo)常數相等,兩(liang)束偏(pian)振(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)互不(bu)(bu)干涉(she),但實際上,光(guang)(guang)(guang)纖(xian)不(bu)(bu)是完全地圓對稱,例(li)如有(you)著彎曲部分(fen),就(jiu)會出現兩(liang)個(ge)偏(pian)振(zhen)(zhen)模(mo)(mo)式之(zhi)間的結合因素,在(zai)光(guang)(guang)(guang)軸(zhou)上呈不(bu)(bu)規(gui)則(ze)分(fen)布(bu)。偏(pian)振(zhen)(zhen)光(guang)(guang)(guang)的這種變化造(zao)成的色(se)散,稱之(zhi)偏(pian)振(zhen)(zhen)模(mo)(mo)式色(se)散(PMD)。對于以(yi)分(fen)配圖像為(wei)主的有(you)線(xian)電視,影響(xiang)尚(shang)不(bu)(bu)太大,但對于一些未來(lai)超(chao)寬帶有(you)特殊要求的業務,如:
①相干通信中采用(yong)外差(cha)檢波(bo),要求光波(bo)偏振更穩(wen)定(ding)時;
②光機器等對輸入輸出(chu)特性要求與(yu)偏振相關時;
③在制(zhi)作偏振(zhen)保持(chi)光(guang)耦合器和偏振(zhen)器或(huo)去偏振(zhen)器等時;
④制作(zuo)利(li)用光干(gan)涉的光纖敏感器等(deng),
凡要求偏(pian)振波保持恒(heng)定(ding)的情況下(xia),對光纖經過改進(jin)使偏(pian)振狀態(tai)不變的光纖稱(cheng)作偏(pian)振保持光纖(PMF:Polarization Maintaining fiber),或(huo)稱(cheng)其(qi)為(wei)固(gu)定(ding)偏(pian)振光纖。
雙(shuang)折(zhe)射光(guang)纖(xian)(xian)是(shi)(shi)指在(zai)單模光(guang)纖(xian)(xian)中,可以傳輸相互正交(jiao)的(de)兩(liang)(liang)個固有(you)偏(pian)(pian)振(zhen)(zhen)模式的(de)光(guang)纖(xian)(xian)。折(zhe)射率(lv)隨偏(pian)(pian)振(zhen)(zhen)方(fang)向變異(yi)(yi)的(de)現(xian)象稱為(wei)雙(shuang)折(zhe)射。它(ta)又(you)稱作PANDA光(guang)纖(xian)(xian),即偏(pian)(pian)振(zhen)(zhen)保持(chi)與吸收減少光(guang)纖(xian)(xian)(Polarization-maintai-ning AND Absorption-reducing fiber)。它(ta)是(shi)(shi)在(zai)纖(xian)(xian)芯的(de)橫向兩(liang)(liang)則(ze),設置熱膨(peng)脹系數大、截面(mian)是(shi)(shi)圓形的(de)玻璃部分。在(zai)高(gao)溫的(de)光(guang)纖(xian)(xian)拉絲過(guo)程中,這(zhe)些部分收縮,其結(jie)果在(zai)纖(xian)(xian)芯y方(fang)向產生拉伸,同時(shi)又(you)在(zai)x方(fang)向呈現(xian)壓縮應力。致(zhi)使纖(xian)(xian)材出(chu)現(xian)光(guang)彈性(xing)效應,使折(zhe)射率(lv)在(zai)X方(fang)向和y方(fang)向出(chu)現(xian)差異(yi)(yi)。依(yi)此原(yuan)理達到偏(pian)(pian)振(zhen)(zhen)保持(chi)恒定的(de)效果。
通信用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)通常的(de)工(gong)(gong)作(zuo)環境溫(wen)度(du)可(ke)在(zai)-40~+60℃之(zhi)間,設計時(shi)也(ye)(ye)是(shi)以不(bu)受(shou)(shou)(shou)大(da)量輻(fu)射(she)(she)線(xian)照(zhao)(zhao)射(she)(she)為(wei)(wei)前提的(de)。相比之(zhi)下(xia),對于更(geng)低(di)溫(wen)或更(geng)高(gao)溫(wen)以及能(neng)在(zai)遭受(shou)(shou)(shou)高(gao)壓或外力影響、曝曬輻(fu)射(she)(she)線(xian)的(de)惡(e)劣(lie)環境下(xia),也(ye)(ye)能(neng)工(gong)(gong)作(zuo)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)則(ze)(ze)稱(cheng)作(zuo)抗(kang)惡(e)環境光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(Hard Condition Resistant Fiber)。一般為(wei)(wei)了對光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)表面(mian)進行機械保護(hu),多(duo)涂覆一層(ceng)塑料。可(ke)是(shi)隨著溫(wen)度(du)升高(gao),塑料保護(hu)功能(neng)有所下(xia)降,致(zhi)使使用(yong)溫(wen)度(du)也(ye)(ye)有所限制。如果(guo)改(gai)用(yong)抗(kang)熱性塑料,如聚四氟乙稀(xi)(Teflon)等樹脂,即可(ke)工(gong)(gong)作(zuo)在(zai)300℃環境。也(ye)(ye)有在(zai)石(shi)英玻(bo)(bo)璃表面(mian)涂覆鎳(Ni)和鋁(Al)等金(jin)屬的(de)。這(zhe)種光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)則(ze)(ze)稱(cheng)為(wei)(wei)耐(nai)熱光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(Heat Resistant Fiber)。另外,當光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)受(shou)(shou)(shou)到輻(fu)射(she)(she)線(xian)的(de)照(zhao)(zhao)射(she)(she)時(shi),光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)損耗(hao)(hao)(hao)會增加(jia)。這(zhe)是(shi)因(yin)(yin)為(wei)(wei)石(shi)英玻(bo)(bo)璃遇到輻(fu)射(she)(she)線(xian)照(zhao)(zhao)射(she)(she)時(shi),玻(bo)(bo)璃中會出(chu)現結構缺陷(也(ye)(ye)稱(cheng)作(zuo)色心(xin):Colour Center),尤在(zai)0.4~0.7pm波長(chang)時(shi)損耗(hao)(hao)(hao)增大(da)。防止辦法是(shi)改(gai)用(yong)摻雜OH或F素的(de)石(shi)英玻(bo)(bo)璃,就能(neng)抑制因(yin)(yin)輻(fu)射(she)(she)線(xian)造成的(de)損耗(hao)(hao)(hao)缺陷。這(zhe)種光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)則(ze)(ze)稱(cheng)作(zuo)抗(kang)輻(fu)射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(Radiation Resistant Fiber),多(duo)用(yong)于核發電站的(de)監測用(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)維(wei)鏡(jing)等。
為了保持(chi)光纖的(de)機械(xie)強度(du)和損(sun)耗的(de)長時間穩定,而在玻璃(li)表面涂(tu)裝碳(tan)化(hua)(hua)硅(SiC)、碳(tan)化(hua)(hua)鈦(tai)(TiC)、碳(tan)(C)等(deng)無機材料,用來(lai)防止(zhi)從外部來(lai)的(de)水(shui)和氫的(de)擴散所制造的(de)光纖(HCFHermeticallyCoated Fiber)。通用的(de)是(shi)(shi)在化(hua)(hua)學氣相(xiang)沉(chen)積(CVD)法生(sheng)產過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),用碳(tan)層高(gao)速堆(dui)積來(lai)實現充分密(mi)封效(xiao)應(ying)。這種(zhong)碳(tan)涂(tu)覆光纖(CCF)能有效(xiao)地截斷光纖與外界(jie)氫分子的(de)侵(qin)入。據報道它(ta)在室溫的(de)氫氣環境中(zhong)(zhong)可維持(chi)20年不增加損(sun)耗。當然,它(ta)在防止(zhi)水(shui)分侵(qin)入,延(yan)緩機械(xie)強度(du)的(de)疲勞(lao)進程(cheng)中(zhong)(zhong),其(qi)疲勞(lao)系數(Fatigue Parameter)可達200以(yi)上。所以(yi),HCF被(bei)應(ying)用于(yu)嚴酷環境中(zhong)(zhong)要求可靠性高(gao)的(de)系統(tong),例(li)如(ru)海底(di)光纜就是(shi)(shi)一例(li)。
在石(shi)英光(guang)(guang)纖(xian)的(de)表面涂敷(fu)碳(tan)膜(mo)的(de)光(guang)(guang)纖(xian),稱之碳(tan)涂層光(guang)(guang)纖(xian)(CCF:Carbon CoatedFiber)。其機理是利(li)用(yong)碳(tan)素的(de)致密膜(mo)層,使光(guang)(guang)纖(xian)表面與外界隔(ge)離,以改善光(guang)(guang)纖(xian)的(de)機械疲勞損(sun)耗和(he)氫分子(zi)的(de)損(sun)耗增加。CCF是密封涂層光(guang)(guang)纖(xian)(HCF)的(de)一種。
金(jin)屬涂層光(guang)(guang)纖(xian)(Metal Coated Fiber)是(shi)在(zai)光(guang)(guang)纖(xian)的(de)(de)(de)表面(mian)涂布Ni、Cu、Al等金(jin)屬層的(de)(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)。也有再(zai)在(zai)金(jin)屬層外被覆塑(su)料(liao)的(de)(de)(de),目的(de)(de)(de)在(zai)于(yu)(yu)提高抗(kang)熱性(xing)和可供(gong)通電及焊接(jie)。它是(shi)抗(kang)惡環境(jing)性(xing)光(guang)(guang)纖(xian)之一(yi),也可作為電子電路的(de)(de)(de)部件用。早期產(chan)品是(shi)在(zai)拉絲過(guo)程中,涂布熔解的(de)(de)(de)金(jin)屬作成的(de)(de)(de)。由(you)(you)于(yu)(yu)此(ci)法因被玻璃(li)與(yu)金(jin)屬的(de)(de)(de)膨脹系數差異太大,會增微小(xiao)彎曲損耗(hao),實用化率不高。近期,由(you)(you)于(yu)(yu)在(zai)玻璃(li)光(guang)(guang)纖(xian)的(de)(de)(de)表面(mian)采用低(di)損耗(hao)的(de)(de)(de)非電解鍍(du)膜(mo)法的(de)(de)(de)成功,使性(xing)能大有改善。
在光(guang)(guang)纖的纖芯中,摻雜如鉺(Er)、欽(Nd)、鐠(pu)(Pr)等稀土族元素(su)的光(guang)(guang)纖。1985年英國(guo)的索(suo)斯安普頓(Sourthampton)大(da)(da)(da)學的佩思(Payne)等首先(xian)發現(xian)摻雜稀土元素(su)的光(guang)(guang)纖(Rare Earth DoPed Fiber)有激光(guang)(guang)振蕩和光(guang)(guang)放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)的現(xian)象。于是(shi)(shi),從(cong)此揭開了慘餌(er)等光(guang)(guang)放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)的面(mian)紗(sha),已經實用的1.55pmEDFA就(jiu)是(shi)(shi)利用摻餌(er)的單模光(guang)(guang)纖,利用1.47pm的激光(guang)(guang)進行激勵,得到1.55pm光(guang)(guang)信(xin)號放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)的。另外(wai),摻鐠(pu)的氟化物(wu)光(guang)(guang)纖放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)(da)器(PDFA)正(zheng)在開發中。
喇(la)(la)(la)(la)曼(man)(man)效(xiao)應(ying)(ying)是(shi)指往某物質中射(she)人頻(pin)(pin)率f的(de)(de)(de)單色光(guang)(guang)時,在(zai)(zai)(zai)散(san)(san)射(she)光(guang)(guang)中會(hui)出現(xian)(xian)頻(pin)(pin)率f之(zhi)外的(de)(de)(de)f±fR,f±2fR等(deng)頻(pin)(pin)率的(de)(de)(de)散(san)(san)射(she)光(guang)(guang),對(dui)此現(xian)(xian)象(xiang)稱(cheng)(cheng)喇(la)(la)(la)(la)曼(man)(man)效(xiao)應(ying)(ying)。由于它是(shi)物質的(de)(de)(de)分子運(yun)動與格子運(yun)動之(zhi)間的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)交換所產生的(de)(de)(de)。當物質吸收能(neng)(neng)量(liang)時,光(guang)(guang)的(de)(de)(de)振(zhen)動數(shu)變小,對(dui)此散(san)(san)射(she)光(guang)(guang)稱(cheng)(cheng)斯(si)托克(ke)斯(si)(stokes)線。反(fan)之(zhi),從物質得到能(neng)(neng)量(liang),而振(zhen)動數(shu)變大(da)的(de)(de)(de)散(san)(san)射(she)光(guang)(guang),則稱(cheng)(cheng)反(fan)斯(si)托克(ke)斯(si)線。于是(shi)振(zhen)動數(shu)的(de)(de)(de)偏(pian)差FR,反(fan)映(ying)了(le)能(neng)(neng)級,可顯(xian)示(shi)物質中固有的(de)(de)(de)數(shu)值。利(li)用(yong)(yong)這種非線性媒體做成(cheng)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)纖,稱(cheng)(cheng)作(zuo)喇(la)(la)(la)(la)曼(man)(man)光(guang)(guang)纖(RF:Raman Fiber)。為(wei)了(le)將光(guang)(guang)封(feng)閉在(zai)(zai)(zai)細小的(de)(de)(de)纖芯中,進行(xing)長距(ju)離傳播,就(jiu)會(hui)出現(xian)(xian)光(guang)(guang)與物質的(de)(de)(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)效(xiao)應(ying)(ying),能(neng)(neng)使(shi)信(xin)號波形(xing)不畸變,實現(xian)(xian)長距(ju)離傳輸(shu)。當輸(shu)入光(guang)(guang)增強時,就(jiu)會(hui)獲得相(xiang)干的(de)(de)(de)感應(ying)(ying)散(san)(san)射(she)光(guang)(guang)。應(ying)(ying)用(yong)(yong)感應(ying)(ying)喇(la)(la)(la)(la)曼(man)(man)散(san)(san)射(she)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)設備有喇(la)(la)(la)(la)曼(man)(man)光(guang)(guang)纖激光(guang)(guang)器,可供作(zuo)分光(guang)(guang)測量(liang)電(dian)源(yuan)和(he)光(guang)(guang)纖色散(san)(san)測試用(yong)(yong)電(dian)源(yuan)。另外,感應(ying)(ying)喇(la)(la)(la)(la)曼(man)(man)散(san)(san)射(she),在(zai)(zai)(zai)光(guang)(guang)纖的(de)(de)(de)長距(ju)離通信(xin)中,正(zheng)在(zai)(zai)(zai)研討作(zuo)為(wei)光(guang)(guang)放大(da)器的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)。
標(biao)準光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)纖(xian)(xian)(xian)(xian)芯(xin)是(shi)設置(zhi)在(zai)包(bao)層中(zhong)心(xin)的(de),纖(xian)(xian)(xian)(xian)芯(xin)與(yu)(yu)包(bao)層的(de)截(jie)面形狀(zhuang)為同心(xin)圓型(xing)(xing)。但因用(yong)途不同,也(ye)有(you)將(jiang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)芯(xin)位置(zhi)和(he)纖(xian)(xian)(xian)(xian)芯(xin)形狀(zhuang)、包(bao)層形狀(zhuang),作成(cheng)不同狀(zhuang)態(tai)或將(jiang)包(bao)層穿孔形成(cheng)異型(xing)(xing)結構的(de)。相(xiang)對于標(biao)準光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian),稱這些光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)叫異型(xing)(xing)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)。偏心(xin)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)(Excentric Core Fiber),它是(shi)異型(xing)(xing)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)的(de)一種。其(qi)纖(xian)(xian)(xian)(xian)芯(xin)設置(zhi)在(zai)偏離(li)中(zhong)心(xin)且(qie)接近包(bao)層外線的(de)偏心(xin)位置(zhi)。由于纖(xian)(xian)(xian)(xian)芯(xin)靠近外表,部(bu)分(fen)(fen)光(guang)(guang)場會溢出包(bao)層傳播(稱此為漸消(xiao)彼,Evanescent Wave)。利(li)用(yong)這一現象(xiang),就可(ke)檢測(ce)有(you)無附(fu)著物(wu)質(zhi)以及折(zhe)射率的(de)變(bian)化。偏心(xin)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)(ECF)主要用(yong)作檢測(ce)物(wu)質(zhi)的(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)敏(min)感器。與(yu)(yu)光(guang)(guang)時域反射計(OTDR)的(de)測(ce)試法組合(he)一起(qi),還可(ke)作分(fen)(fen)布敏(min)感器用(yong)。
采用含有熒(ying)光物質制造的(de)光纖。它是在受(shou)到(dao)輻(fu)(fu)射(she)線、紫(zi)外線等(deng)光波(bo)照射(she)時,產生的(de)熒(ying)光一(yi)部分,可經光纖閉(bi)合進(jin)行(xing)傳(chuan)輸的(de)光纖。發光光纖(Luminescent Fiber)可以(yi)用于檢(jian)(jian)測輻(fu)(fu)射(she)線和紫(zi)外線,以(yi)及進(jin)行(xing)波(bo)長變換,或用作溫度敏感(gan)器(qi)、化學(xue)敏感(gan)器(qi)。在輻(fu)(fu)射(she)線的(de)檢(jian)(jian)測中也(ye)稱作閃光光纖(Scintillation Fiber)。發光光纖從熒(ying)光材料和摻雜的(de)角(jiao)度上,正在開發著(zhu)塑料光纖。
通常(chang)的(de)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)是(shi)(shi)由(you)一個(ge)纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)區和圍繞它的(de)包層區構(gou)(gou)成的(de)。但(dan)多(duo)芯(xin)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)(Multi Core Fiber)卻(que)是(shi)(shi)一個(ge)共(gong)同的(de)包層區中存在多(duo)個(ge)纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)的(de)。由(you)于纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)的(de)相互接近(jin)程度,可有兩種(zhong)功(gong)能。其(qi)一是(shi)(shi)纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)間隔大(da),即不(bu)產生(sheng)光(guang)耦(ou)會的(de)結構(gou)(gou)。這種(zhong)光(guang)纖(xian)(xian)(xian),由(you)于能提(ti)高(gao)傳(chuan)輸線(xian)路的(de)單位(wei)面積的(de)集成密度。在光(guang)通信中,可以(yi)作成具有多(duo)個(ge)纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)的(de)帶(dai)狀(zhuang)光(guang)纜,而在非通信領域,作為光(guang)纖(xian)(xian)(xian)傳(chuan)像束,有將纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)作成成千上萬個(ge)的(de)。其(qi)二是(shi)(shi)使纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)之間的(de)距(ju)離(li)靠近(jin),能產生(sheng)光(guang)波耦(ou)合(he)作用。利用此原理正在開發雙纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)的(de)敏感器(qi)或光(guang)回路器(qi)件。
將光纖作成空(kong)(kong)心(xin),形成圓(yuan)筒(tong)狀(zhuang)空(kong)(kong)間,用于光傳(chuan)輸(shu)的光纖,稱作空(kong)(kong)心(xin)光纖(Hollow Fiber)。空(kong)(kong)心(xin)光纖主要用于能量傳(chuan)送,可供X射線(xian)、紫外(wai)線(xian)和遠紅外(wai)線(xian)光能傳(chuan)輸(shu)。
空心光纖結構(gou)有兩(liang)種:
一是將玻璃(li)作成圓筒(tong)狀,其纖芯與包層原理與階(jie)躍型相同。利用光在空氣(qi)與玻璃(li)之(zhi)間的(de)全反射傳(chuan)播。由于,光的(de)大部(bu)分可在無損耗的(de)空氣(qi)中(zhong)傳(chuan)播,具有一定距(ju)離的(de)傳(chuan)播功能。
二(er)是使圓(yuan)筒內面的反(fan)(fan)射(she)率接近1,以減少(shao)反(fan)(fan)射(she)損耗。為了提高(gao)反(fan)(fan)射(she)率,有在簡內設置電介質,使工作波長(chang)段損耗減少(shao)的。例如可以作到波長(chang)10.6pm損耗達幾dB/m的。
按材(cai)(cai)(cai)質(zhi)分(fen),有(you)無機(ji)光(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)和(he)高(gao)分(fen)子光(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei),在工業(ye)上大量應(ying)用(yong)的(de)是前(qian)者。無機(ji)光(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料又分(fen)為(wei)單(dan)組(zu)分(fen)和(he)多(duo)組(zu)分(fen)兩類。單(dan)組(zu)分(fen)即石英,主(zhu)要(yao)原料為(wei)四(si)氯化硅(gui)、三氯氧(yang)磷和(he)三溴(xiu)化硼等(deng)。其(qi)純(chun)度要(yao)求(qiu)銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等(deng)過渡金屬(shu)離子雜質(zhi)含量低于(yu)10ppb。除此(ci)之(zhi)外(wai),OH離子要(yao)求(qiu)低于(yu)10ppb。石英纖(xian)(xian)維(wei)已被(bei)廣泛使用(yong)。多(duo)組(zu)分(fen)的(de)原料較多(duo),主(zhu)要(yao)有(you)二氧(yang)化硅(gui)、三氧(yang)化二硼、硝酸鈉、氧(yang)化鉈(she)等(deng)。這種材(cai)(cai)(cai)料尚未普及。高(gao)分(fen)子光(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)是以透明(ming)聚(ju)合(he)物(wu)制(zhi)得的(de)光(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei),由(you)纖(xian)(xian)維(wei)芯材(cai)(cai)(cai)和(he)包(bao)皮鞘材(cai)(cai)(cai)組(zu)成。芯材(cai)(cai)(cai)為(wei)高(gao)純(chun)度高(gao)透光(guang)性的(de)聚(ju)甲(jia)(jia)基丙烯酸甲(jia)(jia)酯(zhi)或聚(ju)苯乙烯抽絲(si)制(zhi)得的(de)纖(xian)(xian)維(wei),外(wai)層為(wei)含氟聚(ju)合(he)物(wu)或有(you)機(ji)硅(gui)聚(ju)合(he)物(wu)等(deng)。
高分(fen)子光(guang)(guang)導(dao)纖(xian)維(wei)的(de)光(guang)(guang)損(sun)耗(hao)較高,1982年,日本電信電報公(gong)司利用氘化甲基(ji)丙烯(xi)酸甲酯(zhi)聚合抽絲作芯材,光(guang)(guang)損(sun)耗(hao)率(lv)降低到20dB/km。但高分(fen)子光(guang)(guang)導(dao)纖(xian)維(wei)的(de)特點是能制大尺寸,大數值孔徑(jing)的(de)光(guang)(guang)導(dao)纖(xian)維(wei),光(guang)(guang)源耦合效率(lv)高,撓曲(qu)性好,微彎曲(qu)不影響(xiang)導(dao)光(guang)(guang)能力,配列、粘接容易,便(bian)于使用,成本低廉。但光(guang)(guang)損(sun)耗(hao)大,只(zhi)能短距離(li)應用。光(guang)(guang)損(sun)耗(hao)在10~100dB/km的(de)光(guang)(guang)導(dao)纖(xian)維(wei),可傳輸(shu)幾百米。
保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian):保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)輸(shu)線(xian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振(zhen)光(guang)(guang),廣泛用于(yu)航(hang)天、航(hang)空(kong)、航(hang)海、工(gong)業制造(zao)技術及通(tong)信等(deng)國民(min)經濟的(de)各個(ge)領(ling)域。在以光(guang)(guang)學相(xiang)干檢測(ce)為基礎的(de)干涉(she)型光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)中(zhong),使用保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)能(neng)夠保(bao)證線(xian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振(zhen)方(fang)(fang)向不變,提高(gao)相(xiang)干信躁比,以實現對物(wu)理(li)量的(de)高(gao)精度測(ce)量。保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)作為一(yi)種特種光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian),主(zhu)要應(ying)用于(yu)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)陀螺(luo),光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)水(shui)聽(ting)器(qi)(qi)(qi)等(deng)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)和DWDM、EDFA等(deng)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)通(tong)信系統。由于(yu)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)陀螺(luo)及光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)水(shui)聽(ting)器(qi)(qi)(qi)等(deng)可(ke)用于(yu)軍(jun)用慣導和聲吶,屬(shu)于(yu)新型科技產品,而(er)保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)又是(shi)其核心部(bu)件,因而(er)保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)一(yi)直被西方(fang)(fang)發達國家(jia)列入對我禁運的(de)清單。保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)在拉制過程中(zhong),由于(yu)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)內部(bu)產生的(de)結構缺陷會造(zao)成保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)性能(neng)的(de)下(xia)降,即當線(xian)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振(zhen)光(guang)(guang)沿(yan)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)的(de)一(yi)個(ge)特征軸傳(chuan)(chuan)輸(shu)時,部(bu)分光(guang)(guang)信號會耦合進入另一(yi)個(ge)與之垂直的(de)特征軸,最終造(zao)成出射偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振(zhen)光(guang)(guang)信號偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振(zhen)消光(guang)(guang)比的(de)下(xia)降。這種缺陷就是(shi)影響光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)內的(de)雙(shuang)折(zhe)射效應(ying)。保(bao)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)中(zhong),雙(shuang)折(zhe)射效應(ying)越強,波長越短,保(bao)持傳(chuan)(chuan)輸(shu)光(guang)(guang)偏(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)振(zhen)態越好。
保偏光纖的應用(yong)及未(wei)來發展方向
保偏光纖(xian)在今(jin)后幾年內將有較大的市場需求。隨著(zhu)世(shi)界新技術的飛速發(fa)展和新產(chan)品的不斷(duan)開發(fa),保偏光纖(xian)將沿著(zhu)以(yi)下(xia)幾個方向(xiang)發(fa)展:
(1)采用光(guang)子晶體光(guang)纖(xian)新技術制造新型(xing)的高性能(neng)保偏(pian)光(guang)纖(xian);
(2)開發溫度適(shi)應性(xing)保(bao)偏光纖,以適(shi)應航空航天等(deng)領域(yu)環(huan)境的要(yao)求(qiu);
(3)開(kai)發(fa)出(chu)各(ge)種摻稀土保(bao)偏光纖,滿足光放大器(qi)等器(qi)件應用的(de)需求;
(4)開發(fa)氟(fu)化物保偏(pian)光纖,促(cu)進纖維光學干涉技術在紅(hong)外天文學技術領域的發(fa)展;
(5)低衰減保偏光纖:隨著單模光纖技術(shu)的(de)不斷完善,損耗、材料色(se)散(san)和(he)波(bo)導色(se)散(san)已經不再是影響(xiang)光纖通信的(de)主要因素,單模光纖的(de)偏振模色(se)散(san)(PMD)逐漸成為限制光纖通信質量(liang)的(de)最(zui)嚴重的(de)瓶頸(jing),在(zai)10Gbit/s及以上的(de)高速光纖通信系統中表現(xian)尤為突(tu)出。
(6)利用克爾效應和法拉第旋(xuan)光效應制造(zao)偏振光器(qi)件。
另(ling)外根(gen)據光纖頭(tou)不一樣還(huan)有:C-Lens.G-Lens.格(ge)林透鏡(jing)
4.常(chang)用(yong)光纖(xian)規格:
單模(mo):8/125μm,9/125μm,10/125μm
多模:50/125μm,歐洲(zhou)標準
62.5/125μm,美國標(biao)準
工業(ye),醫療(liao)和(he)低速網絡:100/140μm,200/230μm
塑料:98/1000μm,用(yong)于汽車控(kong)制
直(zhi)到1960年,美國科(ke)學家(jia)Maiman發(fa)明了(le)(le)世(shi)界上第一臺激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)后(hou),為光(guang)(guang)(guang)通訊(xun)提供(gong)了(le)(le)良好的(de)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)。隨(sui)后(hou)二十多年,人(ren)們(men)對光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)輸介(jie)質進行了(le)(le)攻關,終于制成了(le)(le)低(di)損(sun)耗(hao)光(guang)(guang)(guang)纖,從而奠定(ding)了(le)(le)光(guang)(guang)(guang)通訊(xun)的(de)基石。從此(ci),光(guang)(guang)(guang)通訊(xun)進入了(le)(le)飛速發(fa)展的(de)階段。
光纖傳(chuan)輸(shu)有許多突出的優點(dian):
頻(pin)(pin)帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)(de)寬(kuan)(kuan)(kuan)窄代表(biao)傳(chuan)輸容量的(de)(de)(de)(de)大小。載波(bo)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)越高,可以傳(chuan)輸信號的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)就越大。在VHF頻(pin)(pin)段(duan),載波(bo)頻(pin)(pin)率(lv)為48.5MHz~300Mhz。帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)(kuan)約250MHz,只能傳(chuan)輸27套電視和幾十套調頻(pin)(pin)廣播(bo)。可見(jian)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)達100000GHz,比VHF頻(pin)(pin)段(duan)高出一(yi)百多萬倍。盡管由于光(guang)(guang)纖對不同頻(pin)(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)有(you)不同的(de)(de)(de)(de)損耗,使頻(pin)(pin)帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)受到影響,但在最(zui)低損耗區的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)也可達30000GHz。單個(ge)光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)寬(kuan)(kuan)(kuan)只占(zhan)了其(qi)中很小的(de)(de)(de)(de)一(yi)部分(多模光(guang)(guang)纖的(de)(de)(de)(de)頻(pin)(pin)帶(dai)(dai)約幾百兆(zhao)赫,好(hao)的(de)(de)(de)(de)單模光(guang)(guang)纖可達10GHz以上),采(cai)用先(xian)進的(de)(de)(de)(de)相干光(guang)(guang)通信可以在30000GHz范圍內安(an)排2000個(ge)光(guang)(guang)載波(bo),進行波(bo)分復(fu)用,可以容納(na)上百萬個(ge)頻(pin)(pin)道。
在同軸(zhou)電纜(lan)(lan)組成(cheng)的(de)(de)系統中(zhong),最好的(de)(de)電纜(lan)(lan)在傳輸800MHz信號時,每(mei)公里的(de)(de)損(sun)(sun)(sun)耗(hao)(hao)都在40dB以上。相比(bi)之(zhi)下,光(guang)導纖維的(de)(de)損(sun)(sun)(sun)耗(hao)(hao)則(ze)要(yao)小(xiao)(xiao)得多,傳輸1.31um的(de)(de)光(guang),每(mei)公里損(sun)(sun)(sun)耗(hao)(hao)在0.35dB以下若傳輸1.55um的(de)(de)光(guang),每(mei)公里損(sun)(sun)(sun)耗(hao)(hao)更小(xiao)(xiao),可達0.2dB以下。這就(jiu)比(bi)同軸(zhou)電纜(lan)(lan)的(de)(de)功率(lv)損(sun)(sun)(sun)耗(hao)(hao)要(yao)小(xiao)(xiao)一億倍,使其能傳輸的(de)(de)距離(li)要(yao)遠得多。
此外,光纖(xian)傳(chuan)輸(shu)損耗還有(you)兩個特點(dian),
一(yi)是在全部有(you)線(xian)電(dian)視頻道內具有(you)相同的損耗,不需要像電(dian)纜(lan)干線(xian)那樣(yang)必須引入均衡器(qi)進行均衡;
二是(shi)其損耗幾乎不(bu)隨溫(wen)度而(er)變,不(bu)用擔(dan)心因環境溫(wen)度變化(hua)而(er)造成(cheng)干線電平的(de)波(bo)動(dong)。
因為光(guang)纖非常細,單模光(guang)纖芯線直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)一般為4um~10um,外(wai)徑(jing)(jing)也只有(you)(you)125um,加(jia)上防水(shui)層、加(jia)強筋、護套(tao)等,用4~48根光(guang)纖組(zu)成的(de)光(guang)纜直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)還不到(dao)13mm,比(bi)標準(zhun)同軸電纜的(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)47mm要小得多,加(jia)上光(guang)纖是玻(bo)璃纖維,比(bi)重(zhong)小,使它具有(you)(you)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)小、重(zhong)量輕的(de)特點,安裝十分方(fang)便。
因為(wei)(wei)光纖(xian)的基(ji)本成(cheng)分是石英,只(zhi)傳(chuan)光,不導電,不受電磁(ci)(ci)場(chang)的作用(yong),在其中傳(chuan)輸的光信號(hao)(hao)不受電磁(ci)(ci)場(chang)的影(ying)響,故光纖(xian)傳(chuan)輸對電磁(ci)(ci)干擾、工業干擾有很強的抵御能力。也正因為(wei)(wei)如此,在光纖(xian)中傳(chuan)輸的信號(hao)(hao)不易被竊聽,因而利于保密。
因(yin)為(wei)(wei)光(guang)纖傳輸(shu)一般(ban)不(bu)需要中(zhong)繼放(fang)大(da)(da),不(bu)會因(yin)為(wei)(wei)放(fang)大(da)(da)引入新的(de)(de)非線(xian)性失(shi)真(zhen)。只要激光(guang)器(qi)的(de)(de)線(xian)性好,就可高保真(zhen)地傳輸(shu)電(dian)(dian)視(shi)信號(hao)。實際測試表明,好的(de)(de)調(diao)幅(fu)光(guang)纖系統(tong)的(de)(de)載波(bo)組合三(san)次差拍比C/CTB在70dB以(yi)上,交(jiao)調(diao)指標(biao)cM也(ye)在60dB以(yi)上,遠(yuan)高于一般(ban)電(dian)(dian)纜干線(xian)系統(tong)的(de)(de)非線(xian)性失(shi)真(zhen)指標(biao)。
我們知道,一(yi)個(ge)系(xi)(xi)統的(de)(de)可靠性(xing)(xing)與(yu)組成該系(xi)(xi)統的(de)(de)設(she)備(bei)數量有關。設(she)備(bei)越多,發生故障的(de)(de)機會越大(da)。因為(wei)光(guang)纖系(xi)(xi)統包含的(de)(de)設(she)備(bei)數量少(不像電纜系(xi)(xi)統那(nei)樣需要幾十個(ge)放大(da)器),可靠性(xing)(xing)自然(ran)也就高,加(jia)上光(guang)纖設(she)備(bei)的(de)(de)壽命(ming)都(dou)很長,無(wu)故障工作(zuo)時間達50萬(wan)~75萬(wan)小時,其中(zhong)壽命(ming)最短的(de)(de)是光(guang)發射機中(zhong)的(de)(de)激(ji)光(guang)器,最低壽命(ming)也在10萬(wan)小時以上。故一(yi)個(ge)設(she)計良好、正確安裝調(diao)試的(de)(de)光(guang)纖系(xi)(xi)統的(de)(de)工作(zuo)性(xing)(xing)能是非常可靠的(de)(de)。
有(you)(you)人提(ti)出(chu)了(le)新摩爾定律(lv),也叫做光(guang)學(xue)定律(lv)(Optical Law)。該定律(lv)指(zhi)出(chu),光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸信息(xi)的帶(dai)寬,每(mei)6個(ge)月增加1倍(bei),而價(jia)格(ge)(ge)降低(di)1倍(bei)。光(guang)通信技(ji)術的發展,為Internet寬帶(dai)技(ji)術的發展奠定了(le)非常好的基礎。這就為大型有(you)(you)線電視系統(tong)采用(yong)光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸方(fang)式掃清了(le)最后一個(ge)障礙(ai)。由于制作光(guang)纖(xian)的材料(liao)(石英)來源十(shi)分豐富,隨著技(ji)術的進(jin)步,成(cheng)本還(huan)會進(jin)一步降低(di);而電纜所(suo)需(xu)的銅原料(liao)有(you)(you)限,價(jia)格(ge)(ge)會越(yue)來越(yue)高。顯然,今后光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸將(jiang)占絕對優勢,成(cheng)為建立全(quan)省、以至(zhi)全(quan)國有(you)(you)線電視網的最主要(yao)傳(chuan)輸手段。
光(guang)(guang)(guang)導(dao)纖維是由兩層(ceng)折射率(lv)不同的(de)玻(bo)璃組成。內(nei)層(ceng)為(wei)光(guang)(guang)(guang)內(nei)芯,直(zhi)徑(jing)在(zai)幾微(wei)米至幾十微(wei)米,外(wai)層(ceng)的(de)直(zhi)徑(jing)0.1~0.2mm。一般內(nei)芯玻(bo)璃的(de)折射率(lv)比外(wai)層(ceng)玻(bo)璃大(da)1%。根(gen)據光(guang)(guang)(guang)的(de)折射和全反(fan)(fan)(fan)射原理,當(dang)光(guang)(guang)(guang)線射到內(nei)芯和外(wai)層(ceng)界(jie)面(mian)的(de)角度大(da)于產生全反(fan)(fan)(fan)射的(de)臨界(jie)角時,光(guang)(guang)(guang)線透不過界(jie)面(mian),全部反(fan)(fan)(fan)射。
造(zao)成光纖衰減的主要因素有(you):本征,彎曲,擠壓,雜質,不均勻和(he)對接等。
本征
是光(guang)纖(xian)的固有(you)損(sun)耗,包(bao)括:瑞利散射,固有(you)吸收(shou)等。
彎曲
光纖(xian)彎(wan)曲時部分光纖(xian)內的光會因散射而損失掉,造成的損耗。
擠壓
光(guang)纖受(shou)到擠壓時產生(sheng)微小的彎曲而造成的損耗。
雜質
光纖內雜質吸收和散射在(zai)光纖中傳播的光,造成的損失。
不均勻
光纖材(cai)料的(de)折(zhe)射(she)率不均勻(yun)造成的(de)損耗。
對接
光纖對接時產生的損耗,如:不(bu)(bu)同(tong)(tong)軸(zhou)(單模光纖同(tong)(tong)軸(zhou)度(du)要求小于0.8μm),端(duan)面與(yu)軸(zhou)心不(bu)(bu)垂直,端(duan)面不(bu)(bu)平(ping),對接心徑不(bu)(bu)匹配和熔接質量差等。
人為衰減
在實際的(de)(de)工作中,有(you)時也有(you)必要進(jin)行人為(wei)的(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)衰(shuai)減,如用于光(guang)(guang)通信(xin)(xin)系統當中的(de)(de)調試(shi)光(guang)(guang)功率性能、調試(shi)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)儀表的(de)(de)定標校正,光(guang)(guang)纖(xian)(xian)信(xin)(xin)號衰(shuai)減的(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)衰(shuai)減器。
通(tong)信中(zhong)所(suo)用的(de)(de)光纖(xian)(xian)(xian)一般是(shi)石(shi)英光纖(xian)(xian)(xian)。石(shi)英的(de)(de)化學名稱叫(jiao)二(er)氧化硅(SiO2),它和(he)我們日常用來建房子所(suo)用的(de)(de)砂子的(de)(de)主要成(cheng)分(fen)是(shi)相(xiang)同的(de)(de)。但是(shi)普通(tong)的(de)(de)石(shi)英材料制(zhi)成(cheng)的(de)(de)光纖(xian)(xian)(xian)是(shi)不能用于通(tong)信的(de)(de)。通(tong)信光纖(xian)(xian)(xian)必須由純(chun)度極高(gao)的(de)(de)材料組成(cheng);不過,在主體(ti)材料里摻入微量的(de)(de)摻雜劑,可以使(shi)纖(xian)(xian)(xian)芯(xin)和(he)包層(ceng)的(de)(de)折射率略有不同,這是(shi)有利(li)于通(tong)信的(de)(de)。
制(zhi)(zhi)造光纖(xian)的方法(fa)(fa)(fa)(fa)很(hen)多,主要(yao)有:管(guan)內(nei)CVD(化學(xue)汽相沉積)法(fa)(fa)(fa)(fa),棒(bang)內(nei)CVD法(fa)(fa)(fa)(fa),PCVD(等離子體化學(xue)汽相沉積)法(fa)(fa)(fa)(fa)和VAD(軸向(xiang)汽相沉積)法(fa)(fa)(fa)(fa)。但不論用哪一種方法(fa)(fa)(fa)(fa),都要(yao)先在(zai)高溫(wen)(wen)下做成預制(zhi)(zhi)棒(bang),然后(hou)在(zai)高溫(wen)(wen)爐中(zhong)加溫(wen)(wen)軟(ruan)化,拉成長絲,再進行涂覆、套塑,成為光纖(xian)芯線。光纖(xian)的制(zhi)(zhi)造要(yao)求每道工(gong)序都要(yao)相稱(cheng)精(jing)密(mi),由計算機控(kong)制(zhi)(zhi)。在(zai)制(zhi)(zhi)造光纖(xian)的過(guo)程(cheng)中(zhong),要(yao)注重:
①光纖原(yuan)材料(liao)的純度必須很高。
②必(bi)須防止雜質污染,以及氣泡(pao)混入光纖。
③要準(zhun)確控(kong)制折射率的(de)分(fen)布;
④正確控(kong)制光(guang)纖的結構尺(chi)寸;
⑤盡量減小光(guang)(guang)纖(xian)表面的傷痕(hen)損(sun)害,提高光(guang)(guang)纖(xian)機械強度。
管棒法
將內(nei)芯玻璃棒插入外層玻璃管中(盡量緊(jin)密),熔(rong)融拉絲(si);
雙坩堝法
在兩個(ge)同心鉑坩堝內,將內芯和外層玻璃料分別放(fang)入(ru)內、外坩堝中;
分子填充法
將微孔石英(ying)玻璃棒浸(jin)入高折射(she)率(lv)的(de)添加劑溶(rong)液中,得(de)所需折射(she)率(lv)分布的(de)斷面(mian)結構,再(zai)進(jin)行拉(la)絲操作,它的(de)工藝比較復雜。在光導(dao)纖維通信中還(huan)可用內外氣相沉積法(fa)等,以保證能制造出光損耗(hao)率(lv)低的(de)光導(dao)纖維。
太空融拉法
將(jiang)光纖(xian)的(de)拉絲裝置放到太(tai)空的(de)微(wei)重(zhong)力環(huan)境下去拉制,可(ke)以(yi)獲(huo)得地球上無(wu)法得到的(de)超(chao)長(chang)的(de)高(gao)質(zhi)量導光纖(xian)維。
在實(shi)際應用(yong)中,光(guang)纖與光(guang)纖的連接,一般(ban)采(cai)用(yong)熱熔接和冷接兩種方法來進(jin)行施工。
熱熔接法
使用(yong)光纖(xian)(xian)(xian)熔接機的高壓電(dian)弧將兩根(gen)光纖(xian)(xian)(xian)熔化后連接起來,這種方(fang)法早(zao)期(qi)一般用(yong)于長距(ju)離通訊施工(gong),不過隨(sui)著(zhu)國民對(dui)網速(su)需求(qiu)的提(ti)高和光纖(xian)(xian)(xian)入(ru)戶的興起,熱熔接法也用(yong)于短距(ju)離光纖(xian)(xian)(xian)鋪設(she)施工(gong)(如小區(qu)寬帶(dai)網和光纖(xian)(xian)(xian)入(ru)戶等(deng)),已成為國際上主流的光纖(xian)(xian)(xian)施工(gong)方(fang)法。
冷接法
冷接法(fa)是(shi)相(xiang)對于熱熔接法(fa)而(er)言的,指不需要高壓電弧放電來(lai)融化光(guang)(guang)(guang)(guang)纖,而(er)使(shi)用光(guang)(guang)(guang)(guang)纖冷接子來(lai)將光(guang)(guang)(guang)(guang)纖連接起來(lai)或將光(guang)(guang)(guang)(guang)纖接入到(dao)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)訊設(she)備中。
根據不(bu)同光纖的分類標準(zhun)的分類方法,同一根光纖將會有(you)不(bu)同的名稱。
按光纖的(de)材(cai)料(liao)分類
按照光(guang)(guang)纖的(de)材料,可(ke)以將光(guang)(guang)纖的(de)種類分為(wei)石英(ying)光(guang)(guang)纖和(he)全塑光(guang)(guang)纖。
石英(ying)光(guang)(guang)纖一般是(shi)指由摻(chan)雜(za)石英(ying)芯和摻(chan)雜(za)石英(ying)包層組成的光(guang)(guang)纖。這(zhe)種光(guang)(guang)纖有很低的損耗和中(zhong)等程度的色(se)散。通信用(yong)光(guang)(guang)纖絕大多(duo)數是(shi)石英(ying)光(guang)(guang)纖。
全塑光纖(xian)是一(yi)種通信用(yong)新型光纖(xian),尚在研制、試用(yong)階段(duan)。全塑光纖(xian)具有損耗(hao)大(da)、纖(xian)芯粗(直徑(jing)(jing)100~600μm)、數值(zhi)孔徑(jing)(jing)(NA)大(da)(一(yi)般(ban)為0.3~0.5,可與(yu)光斑較(jiao)大(da)的光源耦(ou)合(he)使用(yong))及制造成本較(jiao)低等(deng)特點。目(mu)全塑光纖(xian)適合(he)于較(jiao)短(duan)長(chang)度的應用(yong),如室內計(ji)算(suan)機聯網和(he)船舶內的通信等(deng)。
按光纖剖面(mian)折射率分(fen)布分(fen)類
按照光(guang)纖(xian)剖面折(zhe)射(she)率分布(bu)的(de)不同,可(ke)以將光(guang)纖(xian)的(de)種(zhong)類分為階躍型光(guang)纖(xian)和(he)漸變型光(guang)纖(xian)。
按傳輸模式分類
按照光纖(xian)傳輸的模(mo)式數量(liang),可以將光纖(xian)的種類(lei)分為(wei)多(duo)模(mo)光纖(xian)和單(dan)模(mo)光纖(xian)。
單模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖是只能傳輸(shu)一(yi)(yi)種模(mo)(mo)(mo)式的(de)(de)光(guang)纖。單模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖只能傳輸(shu)基模(mo)(mo)(mo)(最(zui)低階模(mo)(mo)(mo)),不存在模(mo)(mo)(mo)間時延差,具有比多(duo)模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖大得多(duo)的(de)(de)帶寬,這對于高碼速傳輸(shu)是非常重要的(de)(de)。單模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖的(de)(de)模(mo)(mo)(mo)場直徑(jing)僅(jin)幾微米(μm),其(qi)帶寬一(yi)(yi)般比漸變型多(duo)模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖的(de)(de)帶寬高一(yi)(yi)兩個(ge)數量級。因此(ci),它適用于大容量、長距(ju)離通信(xin)。
按照(zhao)國際標準規定分(fen)(fen)類(lei)(按照(zhao)ITU-T建(jian)議(yi)分(fen)(fen)類(lei))
為了(le)使光(guang)纖(xian)具有統(tong)一的(de)(de)國(guo)際標準(zhun),國(guo)際電信聯盟(meng)(ITU-T)制定了(le)統(tong)一的(de)(de)光(guang)纖(xian)標準(zhun)(G標準(zhun))。按照(zhao)ITU-T關于(yu)光(guang)纖(xian)的(de)(de)建議(yi),可以將(jiang)光(guang)纖(xian)的(de)(de)種類(lei)分為:
G.651 光纖(50/125μm多(duo)模漸變型折射(she)率光纖)
G.652 光(guang)纖(xian)(非色散位移(yi)光(guang)纖(xian))
G.653 光纖(色(se)散(san)位(wei)移光纖DSF)
G.654 光纖(截止波長(chang)位移光纖)
G.655 光纖(xian)(非零色散位移光纖(xian))。
為了(le)適應新技術的發展需(xu)要,G.652類(lei)光纖已進(jin)一步分(fen)為了(le)G.652A、G.652B、G.652C三個子類(lei),G.655類(lei)光纖也進(jin)一步分(fen)為了(le)G.655A、G.655B 兩(liang)個子類(lei)。
按照IEC 標準分類(lei)(lei),IEC標準將光(guang)纖的種類(lei)(lei)分為
A 類多模光纖:
A1a 多模光(guang)纖(50/125μm型(xing)多模光(guang)纖)
A1b 多模光纖(62.5/125μm型(xing)多模光纖)
A1d 多(duo)模(mo)光(guang)纖(100/140μm型多(duo)模(mo)光(guang)纖)
B 類單模光纖(xian):
B1.1 對應于G652光纖(xian),增加了B1.3光纖(xian)以對應于G652C光纖(xian)
B1.2 對應于G654光(guang)纖
B2 光(guang)纖對應于G.653光(guang)纖
B4 光纖對應于G.655光纖
高(gao)分子(zi)(zi)光(guang)導(dao)纖維開(kai)發之(zhi)初,僅用(yong)于汽車照明燈的控制和裝(zhuang)飾。主要用(yong)于醫(yi)學、裝(zhuang)飾、汽車、船舶等(deng)(deng)方面(mian),以顯示元(yuan)件為主。在通信和圖像(xiang)傳輸方面(mian),高(gao)分子(zi)(zi)光(guang)導(dao)纖維的應用(yong)日(ri)益增多,工(gong)業上用(yong)于光(guang)導(dao)向器(qi)、顯示盤(pan)、標識、開(kai)關類照明調節、光(guang)學傳感器(qi)等(deng)(deng)。
光導(dao)纖(xian)維可以用在通信(xin)技術里(li)。1979年(nian)9月,一(yi)條3.3公里(li)的(de)120路(lu)光纜通信(xin)系統在北(bei)京(jing)建成,幾年(nian)后上海(hai)、天津、武漢等地也(ye)相繼鋪設(she)了光纜線路(lu),利用光導(dao)纖(xian)維進行通信(xin)。
多模光導纖維做成(cheng)的(de)光纜可(ke)(ke)用于通(tong)(tong)信(xin),它的(de)傳導性能良好(hao),傳輸信(xin)息容量大,一條通(tong)(tong)路可(ke)(ke)同(tong)時容納數十(shi)人通(tong)(tong)話。可(ke)(ke)以(yi)同(tong)時傳送數十(shi)套電視節目,供自由選看。
利(li)用光(guang)導(dao)(dao)纖(xian)維進行的(de)通(tong)信叫光(guang)纖(xian)通(tong)信。一(yi)(yi)對(dui)金(jin)屬電(dian)話線至多(duo)只能同時傳送(song)一(yi)(yi)千多(duo)路(lu)(lu)電(dian)話,而(er)根據理(li)論計算(suan),一(yi)(yi)對(dui)細如蛛絲的(de)光(guang)導(dao)(dao)纖(xian)維可(ke)(ke)以同時通(tong)一(yi)(yi)百(bai)億(yi)路(lu)(lu)電(dian)話!鋪設(she)1000公里的(de)同軸電(dian)纜大約需要(yao)500噸(dun)銅,改用光(guang)纖(xian)通(tong)信只需幾(ji)公斤(jin)石(shi)英(ying)就可(ke)(ke)以了。沙石(shi)中就含有石(shi)英(ying),幾(ji)乎是取之(zhi)不盡的(de)。
光導纖(xian)維(wei)內窺(kui)鏡可導入心(xin)(xin)臟(zang)和腦室,測量(liang)心(xin)(xin)臟(zang)中(zhong)的(de)血壓、血液中(zhong)氧的(de)飽和度、體溫等(deng)。用光導纖(xian)維(wei)連接的(de)激光手術刀已在臨床應(ying)用,并可用作光敏(min)法治癌。
另外,利用光導纖(xian)維(wei)制成的內(nei)窺鏡(jing),可以(yi)(yi)幫助(zhu)醫生(sheng)檢查胃(wei)、食道、十(shi)二指腸等(deng)的疾病。光導纖(xian)維(wei)胃(wei)鏡(jing)是(shi)由上千根(gen)玻璃纖(xian)維(wei)組成的軟(ruan)管(guan),它有(you)輸送光線、傳(chuan)導圖像(xiang)的本領,又(you)有(you)柔(rou)軟(ruan)、靈活,可以(yi)(yi)任意彎曲等(deng)優點(dian),可以(yi)(yi)通過食道插入胃(wei)里(li)。光導纖(xian)維(wei)把胃(wei)里(li)的圖像(xiang)傳(chuan)出來,醫生(sheng)就(jiu)可以(yi)(yi)窺見胃(wei)里(li)的情形(xing),然后根(gen)據情況進行診(zhen)斷和治(zhi)療。
光(guang)(guang)導(dao)纖(xian)維可(ke)以(yi)把陽光(guang)(guang)送(song)到各個角落,還可(ke)以(yi)進行機(ji)械加工。計算機(ji)、機(ji)器(qi)人、汽車配(pei)電盤等也(ye)已(yi)成(cheng)(cheng)功地用光(guang)(guang)導(dao)纖(xian)維傳輸光(guang)(guang)源(yuan)或(huo)圖像。如與敏感元(yuan)件(jian)組合或(huo)利用本身(shen)的特性,則可(ke)以(yi)做成(cheng)(cheng)各種(zhong)傳感器(qi),測量壓力、流(liu)量、溫度(du)、位移、光(guang)(guang)澤和(he)顏(yan)色等。在能量傳輸和(he)信(xin)息傳輸方面(mian)也(ye)獲得廣泛的應用。
由于光纖的(de)良(liang)好的(de)物理(li)特(te)性,光纖照(zhao)明和LED照(zhao)明已越來越成為藝術(shu)裝修美化的(de)用途(tu)。
應用如下:
門頭店名(標設)和LOGO采(cai)用粗光(guang)纖制(zhi)作光(guang)暈照明(ming)。
門頭的局部輪廓(kuo)采用Φ18(Φ14)的側光纖進行照明。
場所(suo)外立(li)面局部采用光纖三維鏡(jing)。
采用藝術(shu)分布的光(guang)纖點陣,配置光(guang)纖照(zhao)明YY-S150光(guang)纖掃(sao)描(miao)機。
在草(cao)坪上布(bu)置(zhi)光纖(xian)地燈(deng)。
光纖瀑布、光纖立(li)體球(qiu)等藝術(shu)造(zao)型。
同時也用在裝飾顯(xian)示、廣告(gao)顯(xian)示。
光(guang)纖也可以用(yong)(yong)作各種視覺藝術的展示等,光(guang)纖的特(te)性得到(dao)充分(fen)的應用(yong)(yong),如圖(tu)所示:
光(guang)纖(xian)成(cheng)(cheng)為裝飾(shi)品(pin):利用光(guang)纖(xian)發光(guang)的(de)特(te)性,可以做成(cheng)(cheng)各種色彩(cai)的(de)熒(ying)光(guang)光(guang)纖(xian)、滿天星光(guang)纖(xian)花瓶、做禮(li)品(pin)晚(wan)會用,還(huan)是室內裝飾(shi)都很漂亮(liang):如下(xia)圖(tu):
過去(qu),石(shi)油(you)工業只能(neng)利用現有的技術(shu)開采(cai)(cai)油(you)氣儲(chu)量,常常無法滿足快速投資回收(shou)和最大化油(you)氣采(cai)(cai)收(shou)率的需(xu)求,并導致原(yuan)油(you)采(cai)(cai)收(shou)率平均只有35%左右。井下系統供(gong)應(ying)商預測,通過利用智能(neng)井技術(shu)可(ke)以使原(yuan)油(you)采(cai)(cai)收(shou)率提高到(dao)50%~60%。
在開發(fa)井中傳(chuan)感器之前,收(shou)集井下(xia)信息的(de)(de)唯一方法(fa)是測井。測井方法(fa)雖然(ran)能提供(gong)有(you)價值的(de)(de)數據,但作業(ye)成本高(gao),并(bing)有(you)可(ke)能對井產生損害。因此,需要更好的(de)(de)井下(xia)技術提高(gao)無干擾(rao)流動監測和(he)控制(zhi)。
可以共同提高采收(shou)率的技術有:
·電子(zi)井下(xia)傳感(gan)器(qi),提供定點溫度和壓(ya)力監測(ce);
·流量和含水(shui)量傳(chuan)感器(qi);
·井下電(dian)-液壓操控流動控制系統;
·基于實時油(you)藏動(dong)態(tai)數據;
·優化油藏(zang)模擬;
·高溫光(guang)纖井(jing)下傳感器;
·電子與光(guang)纖井口濕式連接系統。
過(guo)去(qu)幾(ji)年(nian),傳感(gan)器(qi)(qi)技(ji)術愈來(lai)愈多地從其它行業轉向海上和井下(xia),特別是光(guang)纖傳感(gan)器(qi)(qi)技(ji)術,光(guang)纖傳感(gan)器(qi)(qi)極大地提(ti)高(gao)了高(gao)溫(wen)系統的可靠性。近期,大型井下(xia)設備供應商經常與光(guang)纖探測(ce)技(ji)術專業公(gong)司(si)合作或收購這類公(gong)司(si),充分證(zheng)實了這項技(ji)術的潛力。
光纖傳感器系(xi)列包括3項被證實的(de)核心技術和(he)1項待開(kai)發的(de)技術:
·分布式溫(wen)度(du)探測(ce)(DTS)。該(gai)項技術憑(ping)借一定(ding)長度(du)的(de)光纖監測(ce)不同位置上溫(wen)度(du)的(de)變化。其溫(wen)度(du)分辨(bian)率(lv)為0.1oC,位置分辨(bian)率(lv)為1m(光纖長度(du)大于10000m)。
·光纖(xian)還可以(yi)作為直(zhi)接讀值(zhi)的(de)機(ji)械點源(yuan)傳感器(qi)。最簡(jian)單的(de)形式(shi),可能只(zhi)是一(yi)個(ge)空腔(qiang),隨外(wai)部壓(ya)力改變(bian)(bian)長度,入射到空腔(qiang)的(de)光信號強度隨空腔(qiang)長度而下降。光纖(xian)傳送設備(bei)允許在一(yi)根光纖(xian)上組合多個(ge)傳感器(qi),測量(liang)不同物理變(bian)(bian)量(liang)。
·化學(xue)探測。專業(ye)(ye)光纖的(de)(de)開發與工(gong)業(ye)(ye)應用(yong)正(zheng)在(zai)增長,它們對化學(xue)物質的(de)(de)存在(zai)和豐度比較敏感。這種技術還不太先進,但很(hen)有發展潛力(li)。
光(guang)纖(xian)收發器是一種將短(duan)距(ju)離的雙絞(jiao)線電信號和長距(ju)離的光(guang)信號進行互換的以太網傳輸媒體轉換單元,在很(hen)多地方也被稱之為光(guang)電轉換器。產品一般(ban)應(ying)用(yong)(yong)在以太網電纜無法(fa)覆蓋、必須使用(yong)(yong)光(guang)纖(xian)來延長傳輸距(ju)離的實(shi)際網絡環境中,且通常定位于寬帶城域網的接入(ru)層應(ying)用(yong)(yong);同(tong)時在幫助把光(guang)纖(xian)最(zui)后一公里(li)線路連(lian)接到城域網和更外(wai)層的網絡上(shang)也發揮了巨大的作用(yong)(yong)。
企(qi)業在進行信息化基(ji)礎建設(she)(she)(she)時(shi),通(tong)常(chang)更多地關注(zhu)路由器(qi)、交(jiao)換機乃至網(wang)(wang)卡(ka)等用于節點(dian)數據交(jiao)換的(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)設(she)(she)(she)備,卻往往忽略(lve)介質(zhi)(zhi)轉換這種非(fei)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)核心(xin)必不(bu)可少的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)(she)備。特別(bie)是在一些要(yao)求信息化程度高、數據流量(liang)較大的(de)(de)(de)(de)政府機構和(he)企(qi)業,網(wang)(wang)絡(luo)(luo)建設(she)(she)(she)時(shi)需要(yao)直接(jie)上(shang)連到以光纖為(wei)傳(chuan)輸介質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)骨干網(wang)(wang),而企(qi)業內部局域網(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)輸介質(zhi)(zhi)一般為(wei)銅線,確保數據包(bao)在不(bu)同網(wang)(wang)絡(luo)(luo)間順暢傳(chuan)輸的(de)(de)(de)(de)介質(zhi)(zhi)轉換設(she)(she)(she)備成為(wei)必需品。
國(guo)外和(he)國(guo)內生產(chan)光(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)廠商很多,產(chan)品線(xian)(xian)也(ye)極為豐富(fu)。為了(le)保證(zheng)與其他廠家的(de)(de)(de)(de)網卡、中繼(ji)器(qi)(qi)、集線(xian)(xian)器(qi)(qi)和(he)交換機等網絡設備的(de)(de)(de)(de)完全(quan)兼容,光(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)器(qi)(qi)產(chan)品必須嚴(yan)格符(fu)合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和(he)IEEE802.3u等以(yi)太(tai)網標準,除此之外,在(zai)EMC防電磁輻(fu)射方(fang)面應符(fu)合FCC Part15。時下由(you)于(yu)國(guo)內各大運營商正在(zai)大力(li)建設小區(qu)網、校園網和(he)企業網,因此光(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)器(qi)(qi)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)用量也(ye)在(zai)不(bu)斷提高,以(yi)更好地(di)滿足接(jie)入網的(de)(de)(de)(de)建設需要。
隨著光纖收發器產品的多樣化發展(zhan),其分類(lei)方法也(ye)各異(yi),但各種分類(lei)方法之(zhi)間又有著一定的關(guan)聯(lian)。
單(dan)模(mo)光(guang)纖收發器:傳輸(shu)距(ju)離20公里(li)至120公里(li)
多模光纖收發器:傳輸距(ju)離2公(gong)(gong)里(li)到5公(gong)(gong)里(li)
按光(guang)纖(xian)(xian)(xian)來分,可(ke)以分為多模(mo)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)和(he)單模(mo)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)。由于(yu)使用的(de)光(guang)纖(xian)(xian)(xian)不(bu)(bu)同,收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)所能傳(chuan)輸的(de)距(ju)(ju)離(li)也不(bu)(bu)一樣,多模(mo)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)一般的(de)傳(chuan)輸距(ju)(ju)離(li)在2公(gong)里(li)到5公(gong)里(li)之間,而(er)單模(mo)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)覆蓋(gai)的(de)范圍可(ke)以從20公(gong)里(li)至(zhi)120公(gong)里(li)。需要(yao)指出的(de)是因傳(chuan)輸距(ju)(ju)離(li)的(de)不(bu)(bu)同,光(guang)纖(xian)(xian)(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)本身的(de)發(fa)(fa)(fa)射功(gong)率、接(jie)收(shou)(shou)靈敏度和(he)使用波(bo)長也會不(bu)(bu)一樣。
如(ru)5公(gong)里(li)光纖(xian)收發器的發射(she)功(gong)率(lv)一般在-20~-14db之(zhi)(zhi)間,接(jie)收靈(ling)敏(min)度為-30db,使用(yong)1310nm的波長(chang);而120公(gong)里(li)光纖(xian)收發器的發射(she)功(gong)率(lv)多在-5~0dB之(zhi)(zhi)間,接(jie)收靈(ling)敏(min)度為-38dB,使用(yong)1550nm的波長(chang)。
按所需光纖分類:
單纖(xian)光纖(xian)收發器:接收發送(song)的數據(ju)在一根光纖(xian)上傳輸
雙纖光纖收發器(qi):接收發送的數據(ju)在一對光纖上傳輸
顧名(ming)思義(yi),單(dan)(dan)纖(xian)(xian)設備(bei)可以節省一(yi)半的(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian),即在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)根光(guang)(guang)纖(xian)(xian)上實現數據的(de)(de)接收和發(fa)(fa)送,在(zai)(zai)(zai)(zai)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)資源緊張的(de)(de)地方十分(fen)適用(yong)。這類(lei)產(chan)(chan)品(pin)采(cai)用(yong)了波分(fen)復用(yong)的(de)(de)技術,使用(yong)的(de)(de)波長多為(wei)1310nm和1550nm。但由(you)于單(dan)(dan)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器產(chan)(chan)品(pin)沒有統一(yi)國(guo)際(ji)標準,因此不(bu)同廠(chang)商產(chan)(chan)品(pin)在(zai)(zai)(zai)(zai)互聯互通時可能(neng)會(hui)存在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)兼容的(de)(de)情(qing)況。另外(wai)由(you)于使用(yong)了波分(fen)復用(yong),單(dan)(dan)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器產(chan)(chan)品(pin)普遍存在(zai)(zai)(zai)(zai)信號衰耗大的(de)(de)特點。市面(mian)上的(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器多為(wei)雙纖(xian)(xian)產(chan)(chan)品(pin),此類(lei)產(chan)(chan)品(pin)較為(wei)成熟和穩定,但需要更多的(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)。
按工(gong)作層(ceng)次(ci)/速率分(fen)類
100M以太網光纖收發器:工作在(zai)物理(li)層
10/100M以太網光纖收發器:工作在數據鏈路(lu)層
按(an)(an)工(gong)作層次/速率來(lai)分,可以分為(wei)單(dan)(dan)10M、100M的(de)(de)光(guang)纖(xian)收(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)、10/100M自適(shi)應(ying)的(de)(de)光(guang)纖(xian)收(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)和(he)1000M光(guang)纖(xian)收(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)。其(qi)中單(dan)(dan)10M和(he)100M的(de)(de)收(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)產品(pin)工(gong)作在(zai)物理層,在(zai)這一層工(gong)作的(de)(de)收(shou)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)產品(pin)是按(an)(an)位(wei)來(lai)轉發(fa)(fa)(fa)數據。該(gai)轉發(fa)(fa)(fa)方(fang)式具有轉發(fa)(fa)(fa)速度快、通透率高、時(shi)延低等方(fang)面(mian)的(de)(de)優勢,適(shi)合應(ying)用于速率固定的(de)(de)鏈(lian)路上,同時(shi)由于此類設備在(zai)正常通信前沒(mei)有一個自協商(shang)的(de)(de)過程,因此在(zai)兼容性(xing)和(he)穩(wen)定性(xing)方(fang)面(mian)做得更好。
而10/100M光纖(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)(fa)器是工作(zuo)在數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)鏈路(lu)層,在這一(yi)層光纖(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)(fa)器使用(yong)存(cun)(cun)儲轉發(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)機制(zhi),這樣轉發(fa)(fa)(fa)(fa)機制(zhi)對接收(shou)(shou)到的(de)(de)(de)(de)每一(yi)個數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)包(bao)都要(yao)讀(du)取(qu)它的(de)(de)(de)(de)源(yuan)MAC地(di)(di)址、目的(de)(de)(de)(de)MAC地(di)(di)址和(he)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)凈荷,并在完成CRC循環冗余校驗(yan)以(yi)后才將(jiang)該(gai)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)包(bao)轉發(fa)(fa)(fa)(fa)出(chu)去。存(cun)(cun)儲轉發(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)好(hao)處一(yi)來可以(yi)防止一(yi)些錯誤的(de)(de)(de)(de)幀在網(wang)絡中(zhong)傳(chuan)播,占用(yong)寶貴(gui)的(de)(de)(de)(de)網(wang)絡資源(yuan),同(tong)時(shi)還可以(yi)很好(hao)地(di)(di)防止由于網(wang)絡擁塞(sai)造成的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)包(bao)丟失,當(dang)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)鏈路(lu)飽和(he)時(shi)存(cun)(cun)儲轉發(fa)(fa)(fa)(fa)可以(yi)將(jiang)無法轉發(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)先放在收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)(fa)器的(de)(de)(de)(de)緩(huan)存(cun)(cun)中(zhong),等待網(wang)絡空閑時(shi)再進行轉發(fa)(fa)(fa)(fa)。這樣既減少了(le)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)沖突的(de)(de)(de)(de)可能又(you)保證(zheng)了(le)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)輸的(de)(de)(de)(de)可靠性,因此10/100M的(de)(de)(de)(de)光纖(xian)收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)(fa)器適(shi)合于工作(zuo)在速率不固定的(de)(de)(de)(de)鏈路(lu)上(shang)。
按結構分類
桌面(mian)式(shi)(shi)(獨立(li)式(shi)(shi))光纖收發(fa)器:獨立(li)式(shi)(shi)用戶端設備(bei)
機(ji)架式(模塊(kuai)化)光纖收發(fa)器:安裝于十六槽機(ji)箱,采用集(ji)中供(gong)電方式
按結構(gou)來分(fen),可以分(fen)為桌面式(獨立式)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器(qi)和(he)機(ji)(ji)架(jia)(jia)式光(guang)(guang)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器(qi)。桌面式光(guang)(guang)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器(qi)適合于單個用(yong)戶(hu)使用(yong),如滿(man)足樓道中單臺交換(huan)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)上聯(lian)。機(ji)(ji)架(jia)(jia)式(模(mo)(mo)塊化)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器(qi)適用(yong)于多(duo)(duo)用(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)匯聚(ju),如小區的(de)(de)(de)中心機(ji)(ji)房必(bi)須滿(man)足小區內所有交換(huan)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)上聯(lian),使用(yong)機(ji)(ji)架(jia)(jia)便于實現(xian)對(dui)所有模(mo)(mo)塊型光(guang)(guang)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)統一管理和(he)統一供電,國內的(de)(de)(de)機(ji)(ji)架(jia)(jia)多(duo)(duo)為16槽產品,即(ji)一個機(ji)(ji)架(jia)(jia)中最多(duo)(duo)可加插16個模(mo)(mo)塊式光(guang)(guang)纖(xian)(xian)收發(fa)(fa)器(qi)。
按管理類型分類
非(fei)網(wang)管型收發器:即(ji)插(cha)即(ji)用,通過硬(ying)件撥碼(ma)開關設置電口工作模式
網(wang)管型收發器:支持電信級網(wang)絡管理
按網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)來分(fen),可(ke)以(yi)分(fen)為網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)型光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)和(he)非網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)型光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)。隨著(zhu)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)向(xiang)著(zhu)可(ke)運營可(ke)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)理的(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)發展,大多(duo)數運營商都希望自己(ji)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)中(zhong)的(de)(de)所(suo)有(you)設備均能做(zuo)到可(ke)遠程網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)程度,光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)產(chan)品與交換(huan)機、路(lu)由器(qi)一樣也逐步(bu)向(xiang)這個方(fang)(fang)向(xiang)發展。對于可(ke)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)還可(ke)以(yi)細分(fen)為局端(duan)可(ke)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)用(yong)(yong)戶端(duan)可(ke)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)。局端(duan)可(ke)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)要是機架(jia)式(shi)產(chan)品,多(duo)采用(yong)(yong)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)從(cong)(cong)式(shi)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)理結(jie)構,即一個主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)模塊可(ke)串聯N個從(cong)(cong)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)模塊,每個從(cong)(cong)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)模塊定期輪詢它所(suo)在子(zi)架(jia)上(shang)(shang)所(suo)有(you)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)的(de)(de)狀態信息,向(xiang)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)模塊提交。主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)模塊一方(fang)(fang)面需(xu)要輪詢自己(ji)機架(jia)上(shang)(shang)的(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)信息,另一方(fang)(fang)面還需(xu)收(shou)(shou)(shou)集(ji)所(suo)有(you)從(cong)(cong)子(zi)架(jia)上(shang)(shang)的(de)(de)信息,然后(hou)匯總(zong)并提交給網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)服務器(qi)。如武漢烽火網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)絡(luo)所(suo)提供的(de)(de)OL200系列網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)型光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)產(chan)品支持1(主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu))9(從(cong)(cong))的(de)(de)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)結(jie)構,一次性(xing)最多(duo)可(ke)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)理150個光(guang)(guang)(guang)纖(xian)收(shou)(shou)(shou)發器(qi)。
按電源分類
內置(zhi)電源:內置(zhi)開關電源為電信級電源
外置(zhi)電源:外置(zhi)變(bian)壓器電源多使用(yong)在民用(yong)設備上(shang)
按電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)來分(fen),可(ke)以分(fen)為內(nei)(nei)置電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)和(he)(he)外(wai)置電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)兩種(zhong)。其中內(nei)(nei)置開關電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)為電(dian)(dian)(dian)信級電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan),而外(wai)置變(bian)壓(ya)器電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)多使(shi)用在(zai)民用設(she)備(bei)上。前(qian)者的優(you)勢在(zai)于(yu)能支持(chi)超寬的電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)壓(ya),更(geng)好地實現穩壓(ya)、濾波和(he)(he)設(she)備(bei)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)保護,減(jian)少機械(xie)式接觸造成的外(wai)置故障點;后者的優(you)勢在(zai)于(yu)設(she)備(bei)體(ti)積(ji)小巧和(he)(he)價格便(bian)宜。
按工作方式分類
全雙(shuang)(shuang)工方(fang)(fang)式(full duplex)是指當數據的(de)發送(song)和接收(shou)分流,分別由兩根不同(tong)(tong)的(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸線(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)送(song)時(shi),通(tong)信(xin)雙(shuang)(shuang)方(fang)(fang)都能在同(tong)(tong)一時(shi)刻(ke)進行發送(song)和接收(shou)操作,這樣的(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)送(song)方(fang)(fang)式就是全雙(shuang)(shuang)工制,如圖(tu)1所(suo)示。在全雙(shuang)(shuang)工方(fang)(fang)式下,通(tong)信(xin)系(xi)統的(de)每一端都設置了發送(song)器和接收(shou)器,因(yin)此(ci),能控(kong)制數據同(tong)(tong)時(shi)在兩個方(fang)(fang)向(xiang)上傳(chuan)(chuan)(chuan)送(song)。全雙(shuang)(shuang)工方(fang)(fang)式無需進行方(fang)(fang)向(xiang)的(de)切(qie)換(huan),因(yin)此(ci),沒有切(qie)換(huan)操作所(suo)產生的(de)時(shi)間延遲。
半雙(shuang)式方(fang)式(half duplex)是(shi)(shi)指使用(yong)(yong)同(tong)一(yi)根傳輸線(xian)既作接收(shou)又作發(fa)送(song)(song),雖然數據(ju)可(ke)以在兩個(ge)方(fang)向上傳送(song)(song),但通信雙(shuang)方(fang)不(bu)能同(tong)時收(shou)發(fa)數據(ju),這樣的(de)(de)傳送(song)(song)方(fang)式就是(shi)(shi)半雙(shuang)工(gong)制(zhi)。采用(yong)(yong)半雙(shuang)工(gong)方(fang)式時,通信系(xi)統每一(yi)端的(de)(de)發(fa)送(song)(song)器(qi)和接收(shou)器(qi),通過收(shou)/發(fa)開關(guan)轉接到通信線(xian)上,進(jin)行(xing)方(fang)向的(de)(de)切換,因此(ci),會產生時間延遲。市面上有(you)些晶片(pian),只能使用(yong)(yong)全雙(shuang)工(gong)環境,無法支持半雙(shuang)工(gong),若接至其他品牌的(de)(de)交換機(N-Way Switch)或集線(xian)器(qi)(HUB),其又使用(yong)(yong)半雙(shuang)工(gong)模式,則一(yi)定會造成嚴重的(de)(de)沖撞及(ji)丟包(bao)。
顏色辨別
黃色的代表單模
橙色的代表多模
外套標識辨別
50/125,62.5/125為(wei)多模,并且可能(neng)標有(you)mm
9/125(g652)為單模,并且可能標有sm
光纖磨制端頭
在放大鏡下可(ke)辨(bian)別,多(duo)模呈同心圓(yuan)
單模(mo)中間(jian)有一黑點
熔接機熔接時(shi)從屏(ping)上(shang)可辨別
多模纖中(zhong)間沒白條
單模(mo)中(zhong)間有(you)一白條
同時,熔(rong)接(jie)機對多模(mo)光(guang)纜不做(zuo)熔(rong)接(jie)損耗計算。再,單(dan)模(mo)與多模(mo)光(guang)纖熔(rong)接(jie)機不能熔(rong)接(jie)。
單模收發(fa)器可以用(yong)于多(duo)模光纜鏈路,但(dan)注意跳線(xian)要用(yong)多(duo)模的。
依據信(xin)號(hao)(hao)在(zai)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)中傳(chuan)輸的(de)模式(shi),主(zhu)要(yao)分(fen)兩(liang)大類:單模和(he)多(duo)模。模式(shi)通常(chang)是指光(guang)(guang)信(xin)號(hao)(hao)在(zai)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)內(nei)的(de)傳(chuan)輸路徑,單模的(de)傳(chuan)輸路徑就(jiu)是中心軸(zhou)(zhou)線;將光(guang)(guang)纖(xian)(xian)沿中軸(zhou)(zhou)線切出一個(ge)刨面,光(guang)(guang)信(xin)號(hao)(hao)在(zai)刨面上(shang)利用全反射進(jin)行傳(chuan)輸。光(guang)(guang)纖(xian)(xian)可(ke)以擁(yong)有(you)這種(zhong)刨面無(wu)(wu)限多(duo)個(ge),所以光(guang)(guang)信(xin)號(hao)(hao)的(de)傳(chuan)輸路徑就(jiu)會有(you)無(wu)(wu)限多(duo)條,即有(you)無(wu)(wu)限多(duo)種(zhong)模式(shi),如(ru)此傳(chuan)輸的(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)就(jiu)被稱作(zuo)多(duo)模光(guang)(guang)纖(xian)(xian)。
單模的纖(xian)芯尺寸一般是(shi)(shi)8~10um,在單模中信號沿直線(xian)進行傳播,也就(jiu)是(shi)(shi)一種(zhong)模式。多模的纖(xian)芯比較(jiao)大,50um或(huo)是(shi)(shi)62.5um,可以同時進行多種(zhong)模式的傳輸(shu)。
單(dan)模(mo)(mo)(mo)的(de)傳輸(shu)(shu)帶寬高,傳輸(shu)(shu)距(ju)(ju)離遠,主要用于(yu)中長距(ju)(ju)離的(de)信號傳輸(shu)(shu)系統,如光(guang)纖(xian)到(dao)戶、地(di)鐵和道路等長距(ju)(ju)離網絡。但是,因為單(dan)模(mo)(mo)(mo)的(de)纖(xian)芯比(bi)較(jiao)小,與發射機(ji)連接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)需要精確對接(jie)(jie)(jie),從(cong)而耦(ou)合到(dao)較(jiao)高的(de)光(guang)源。這使(shi)得單(dan)模(mo)(mo)(mo)光(guang)纖(xian)網絡系統的(de)其他(ta)配件價(jia)格(ge)升高,單(dan)模(mo)(mo)(mo)光(guang)發射機(ji)的(de)價(jia)格(ge)比(bi)多模(mo)(mo)(mo)的(de)就貴(gui)不(bu)(bu)少。使(shi)用單(dan)模(mo)(mo)(mo)連接(jie)(jie)(jie)器進行端接(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi),要注意精確對接(jie)(jie)(jie),不(bu)(bu)然(ran)會產生數值較(jiao)高的(de)插入損耗,降低光(guang)纖(xian)傳輸(shu)(shu)性能(neng)。
而多模(mo)能主(zhu)要用于(yu)滿足短(duan)距(ju)離網(wang)(wang)(wang)絡的(de)傳輸。事(shi)實上,多模(mo)光(guang)纖(xian)能夠支持(chi)萬(wan)兆以太網(wang)(wang)(wang)550米內的(de)垂直子(zi)系(xi)統(tong)(tong)布線(xian)(xian)和短(duan)距(ju)離建筑群子(zi)系(xi)統(tong)(tong)布線(xian)(xian),以及40G/100G網(wang)(wang)(wang)絡150米內的(de)數據(ju)中心布線(xian)(xian)。并且(qie),多模(mo)光(guang)纖(xian)系(xi)統(tong)(tong)的(de)光(guang)電轉換元件比單模(mo)更(geng)便宜,現場(chang)安(an)裝和端接也更(geng)簡單。
光纖作為寬(kuan)帶接(jie)入一種主(zhu)流的(de)方式(shi),有(you)著通信容量(liang)大(da)、中繼距離長(chang)、保密性能好、適應能力強、體積小重量(liang)輕、原材料(liao)來源廣價格(ge)低廉等的(de)優點,未來在寬(kuan)帶互聯網接(jie)入的(de)應用(yong)可預料(liao)會非常廣泛。
根據市(shi)場研究與預(yu)測公(gong)司IDC預(yu)計(ji)2012年中國光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)接(jie)入(ru)用(yong)戶(hu)數(shu)將(jiang)(jiang)超過(guo)(guo)(guo)2660萬戶(hu),未來5年保持56.4%的(de)年復合增(zeng)長(chang)(chang)率,而且中國已成為全球最大的(de)光(guang)(guang)(guang)網絡設備市(shi)場之一(yi)。截(jie)至2011年底,中國光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)接(jie)入(ru)端口數(shu)已超過(guo)(guo)(guo)1億(yi)個,同比(bi)增(zeng)長(chang)(chang)超過(guo)(guo)(guo)100%;中國光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)接(jie)入(ru)用(yong)戶(hu)數(shu)已達(da)1556萬戶(hu),同比(bi)增(zeng)長(chang)(chang)超過(guo)(guo)(guo)370%。比(bi)起中國1.58億(yi)的(de)寬(kuan)帶(dai)(dai)(dai)用(yong)戶(hu)數(shu),光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)接(jie)入(ru)用(yong)戶(hu)數(shu)還將(jiang)(jiang)會有非常廣(guang)闊(kuo)的(de)上(shang)升空間。根據我(wo)國光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)寬(kuan)帶(dai)(dai)(dai)發(fa)展(zhan)計(ji)劃,到2015年全國互聯網出(chu)口帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)達(da)到5T,城市(shi)家(jia)(jia)庭(ting)帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)接(jie)入(ru)能力基本達(da)到20M以(yi)上(shang),農村家(jia)(jia)庭(ting)帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)能力基本達(da)到4M以(yi)上(shang);家(jia)(jia)庭(ting)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)接(jie)入(ru)覆蓋(gai)超過(guo)(guo)(guo)500萬戶(hu);無線局(ju)域網的(de)公(gong)共運營熱(re)點規模將(jiang)(jiang)超過(guo)(guo)(guo)15萬個;屆時將(jiang)(jiang)實現全市(shi)公(gong)益(yi)性(xing)機構光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)到達(da)率100%,實現全部(bu)科(ke)技園區、工業園區、商務樓宇(yu)、賓(bin)館酒店等(deng)商務類場所的(de)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(xian)到樓、到辦公(gong)室(shi)。
這些數據都表明,中國的(de)(de)寬帶(dai)市場(chang)蘊藏著(zhu)巨大的(de)(de)潛(qian)力,必(bi)將(jiang)是(shi)未來寬帶(dai)運營商(shang)對抗的(de)(de)主(zhu)戰場(chang)之一。而光纖(xian)寬帶(dai)的(de)(de)普(pu)及也(ye)是(shi)大勢所(suo)趨。所(suo)以未來寬帶(dai)市場(chang)的(de)(de)斗(dou)爭很大程(cheng)度上是(shi)光纖(xian)寬帶(dai)的(de)(de)斗(dou)爭。
中國電信集團副總工程師靳東濱表示,中國電信光(guang)纖(xian)寬帶用戶數量三(san)年(nian)(nian)后將(jiang)超過1億,達(da)到世界領先(xian)水平。中國聯通也(ye)明(ming)確了2012年(nian)(nian)新增光(guang)纖(xian)到戶家庭1000萬。中國移(yi)動(dong)在(zai)2010年(nian)(nian)在(zai)三(san)大運營商(shang)光(guang)纖(xian)光(guang)纜招標量達(da)40%~50%。可以看(kan)出(chu)各大運營商(shang)對于光(guang)纖(xian)寬帶這項前景看(kan)好的業務都給予了很(hen)大的重視。
光纖之父(fu)——高錕
高(gao)錕從(cong)理(li)論上(shang)分析(xi)證明(ming)了(le)用(yong)光纖(xian)作為(wei)傳輸媒體以實現光通信的(de)(de)可能(neng)性(xing),并預言了(le)制造通信用(yong)的(de)(de)超低耗光纖(xian)的(de)(de)可能(neng)性(xing)。被譽為(wei)“光纖(xian)之父(fu)”。