1L411080 光（電）纜特點及應(yīng)用 
共三個考點： 
掌握單模和多模光纖的特點和應(yīng)用 
熟光纜的分類、特點 
熟悉通信電纜的分類、特點 
1L411081 掌握單模和多模光纖的特點和應(yīng)用 ( P14：光傳輸媒質(zhì)；P58) 
一、光纖結(jié)構(gòu)和類型 
二、光纖通信的工作窗口 
三、光纖分類 
四、多模光纖 
五、單模光纖 
一、光纖結(jié)構(gòu)和類型 
（一）光纖的結(jié)構(gòu) 
光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，是一種新的光波導(dǎo)，是光通信系統(tǒng)最普遍和最重要的傳輸媒質(zhì)。 
它由單根玻璃纖芯、緊靠纖芯的包層、一次涂覆層以及套塑保護(hù)層組成。（光纖呈圓柱形，由纖芯、包層和涂覆層三部分組成。） 
纖芯和包層由兩種光學(xué)性能不同的介質(zhì)構(gòu)成，內(nèi)部的介質(zhì)對光的折射率比環(huán)繞它的介質(zhì)的折射率高。 
包在外圍的覆蓋層就像不透明的物質(zhì)一樣，防止了光線在穿插過程中從表面逸出。 
1. 纖芯 
位置: 位于光纖的中心部位， 
直徑：在4~50μm，單模光纖的纖芯直徑為4~10μm ,多模光纖的纖芯直徑為50μm。纖芯的成分：含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅（如二氧化鍺，五氧化二磷）作用是適當(dāng)提高纖芯對光的折射率，用于傳輸光信號。 
2. 包層 
位置: 位于纖芯的周圍 
直徑：125μm 
成分：是含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅。 
摻雜劑（如三氧化二硼）的作用：適當(dāng)降低包層對光的折射率，使之略低于纖芯的折射率，即纖芯的折射率大于包層的折射率（這是光纖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵），它使得光信號封閉在纖芯中傳輸。 
3. 光纖的最外層為涂覆層，包括一次涂覆層、緩沖層和二次涂覆層。 
一次涂覆層：一般使用丙烯酸醋、有機硅或硅橡膠材料； 
緩沖層：一般為性能良好的填充油膏； 
二次涂覆層：一般多用聚丙烯或尼龍等高聚物。 
涂覆層的作用：是保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機械擦傷，同時增加光纖的機械強度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。涂覆后的光纖外徑約2. 5 mm 。 
（二）光纖的折射率分布 
光纖的折射率分布有兩種典型的情況：階躍折射率光纖，漸變折射率光纖。 
它們的共同特點：纖芯的折射率大于包層的折射率，這也是光信號在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件。 
（三）光在光纖中的傳播 
對于階躍折射率光纖，由于纖芯和包層的折射率分布有明顯的分界，光波在纖芯和包層界面的交界面形成全反射，并且形成鋸齒形傳輸途徑，引導(dǎo)光纖芯向前傳播。
對于漸變折射率光纖，由于在其界面上折射率是連續(xù)變化的，軸中心的折射率最大，沿纖芯半徑方向折射率按拋物線規(guī)律減小，在纖芯邊緣的折射率最小，因此光波在纖芯中產(chǎn)生連續(xù)折射，形成穿過光纖軸線的類似于正弦波的光折射線，引導(dǎo)光波沿纖芯向前傳播。 
(四) 光纖最重要的兩個傳輸特性 （P14） 
損耗和色散是光纖最重要的兩個傳輸特性，它們直接影響光傳輸?shù)男阅堋?nbsp;
(1)光纖傳輸損耗：損耗是影響系統(tǒng)傳輸距離的重要因素之一，光纖自身的損耗主要有吸收損耗和散射損耗。 
吸收損耗是因為光波在傳輸中有部分光能轉(zhuǎn)化為熱能； 
散射損耗是因為材料的折射率不均勻或有缺陷、光纖表面畸變或粗糙造成的。 
當(dāng)然，在光纖通信系統(tǒng)中還存在非光纖自身原因的一些損耗，包括連接損耗、彎曲損耗和微彎損耗等。這些損耗的大小將直接影響光纖傳輸距離的長短和中繼距離的選擇。 
(2)光纖傳輸色散：色散是光脈沖信號在光纖中傳輸，到達(dá)輸出端時發(fā)生的時間上的展寬。 
產(chǎn)生的原因是光脈沖信號的不同頻率成分、不同模式，在傳輸時因速度不同，到達(dá)終點所用的時間不同而引起的波形畸變。 
色散結(jié)果：這種畸變使得通信質(zhì)量下降，從而限制了通信容量和傳輸距離。 
二、光纖通信的工作窗口 
光纖損耗系數(shù)隨著波長而變化，為獲得低損耗特性，光纖通信選用波長范圍在800 ~1800nm，并稱850nm(800~900nm）為短波長波段；1300~1600nm為長波長波段，主要有1310nm和1550nm兩個窗口。實用的低損耗波長是：第一代系統(tǒng)，波長850nm，最低損耗2. 5dB/km，分貝（dB）采用石英多模光纖；第二代系統(tǒng)，波長1310nm，最低損耗0. 27dB/km,采用石英單模最低色散光纖；第三代系統(tǒng)，波長1550nm，最低損耗0.16dB/km，采用石英單模最低損耗與適應(yīng)色散光纖。上述三個波長稱為三個工作窗口。 
三、光纖分類 
四、多模光纖 
當(dāng)光纖的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波波長時（約lμm)，光纖傳輸?shù)倪^程中會存在一著幾十種乃至上百種傳輸模式，這樣的光纖稱為多模光纖。 
由于不同的傳播模式具有不同的傳播速度與相位，因此，經(jīng)過長距離傳輸會產(chǎn)生模式色散（經(jīng)過長距離傳輸后，會產(chǎn)生時延差，導(dǎo)致光脈沖變寬）。模式色散會使多模光纖的帶寬邊窄，降低傳輸容量，因此，多模光纖只適用于低速率、短距離的光纖通信，目前數(shù)據(jù)通信局域網(wǎng)大量采用多模光纖。