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时间: 2013-3-4 14:30

作者: 蓝色畅想 标题: 光纤光缆的结构及其传输原理

光纤光缆的结构及其传输原理

一光纤分类
1. 按波长分类，综合布线所用光纤有三个波长区：
a.0.85μm波长区(0.8μm～0.9μm)﹔
b.1.3μm波长区(1.25μm～1.35μm)﹔
c.1.5μm波长区(1.53μm～1.58μm)。
不同的波长范围光纤损耗也不相同，其中0.85μm波长区为多模光纤通信方式，1.5μm波长区为单模光纤通信方式，1.3μm波长区有多模和单模两种。建筑物综合布线采用0.85μm和1.3μm两个波长。

2. 按纤芯直径划分，光纤有二类：
a.62.5μm渐变增强型(graded index,enhanced)多模光纤﹔
b.8.3μm 突变型(step index)单模光纤。
光纤的包层直径均为125μm。62.5/125μm增强型多模光纤结构.
其中，62.5/125μm光纤被推荐应用于所有的建筑物综合布线。这是因为它的物理特性和传输特性与建筑物布线环境中应用系统设备的光/电转换器件相兼容。62.5/125μm的大纤芯直径和传输特性有以下优点：
a.光耦合效率高﹔
b.光纤对准要求不太严格，需要较少的管理点和接头盒﹔
l)对微弯曲损耗不太灵敏﹔
2)符合FDDI标准。
8.3/125μm突变型单模光纤如图B所示。单模光纤常用于传输距离大于2km的建筑群。由于这种光纤纤芯直径小，在建筑物中，采用LED驱动的数据链路器件耦合时，会发生物理不兼容的问题，而且价格较贵，所以，在建筑物内或传输距离小于2km时很少使用。
3. 按应用环境划分，光缆有两类
a.室内光缆采用增强型缓冲带，主要用于建筑物内干线子系统和水平子系统。
b.室外光缆常采用束状，在保护层内填满相应的复合物，护套采用高密度的聚乙烯，加上增强的钢丝或玻璃纤维，可提供额外的保护，以防止环境造成的损坏。这种光缆主要用于建筑群子系统。
二光缆的结构
光缆的结构大体上分为缆芯(Cable core)和护层(Sheath)两大部分。
1.光缆的缆芯
综合布线常用的室外光缆缆芯主要有两类：中心束管式和集合带式。
(1) 中心束管式缆芯由装在塑料套管中的1~8束(最多)光纤单元束组成，简称“中心束管式”。每束光纤单元是由松绞在一起的4，6，8，10或12(最多)根一次涂覆光纤构成，并在单元束外面松绕有一条纱线。为了区分方便，每根光纤的涂层及每条纱线都着有颜色，中心束管式缆芯的光纤数最少为4根，最多为96根﹔塑料套管内皆填充专用油膏.
由于这种填充专用油膏在小拉力时，如同一个有弹性的固体，但是当拉力增加时，该专用油膏如同液体，允许光纤束在其中移动，因而大大减少了微弯曲损耗。
在头两个束(蓝色束、橙色束)中各有一条备用线，颜色编码是自然色加上绿色的阴影。图D中给出中心束管式光缆中一束光纤的颜色编码模式。图E中给出了中心束管式光缆中的标准光纤数。
图E 束管式光缆中的标准光纤数和色标光缆中保证的光纤数目束数分配给光纤束的光纤
蓝束橙束绿束棕束蓝灰束白束红束黑束
4 1 4
6 1 6
8 1 8
12 1 12
16 2 8 8
20 2 12 8
24 2 12 12
36 3 12 12 12
48 4 12 12 12 12
60 5 12 12 12 12 12
72 6 12 12 12 12 12 12
84 7 12 12 12 12 12 12 12
96 8 12 12 12 12 12 12 12 12
注：对于包含于48根光纤的光缆来说，可在蓝和橙光纤束中包含一根备用光纤，颜色是绿－自然色(G－N)。
(2)集合带式缆芯由装在塑料管中的1条或最多到18条集中单元带组成。每条集合单元带由12根一次涂覆光纤排列成一个平面带构成。塑料套管中有的填充专用油膏，物理结构截面如图C之(b)所示。这种扁平带的接续方法，是采用12根光纤同时一次接续，快速简便。
2. 光缆的保护层
光缆的保护层大体上可分为交叠型和快速接入型两类。交叠型是由两层相互反向绞合的外周加强构件再加上聚乙烯护套构成。当加强构件为两层钢丝时，就称为金属交叠型保护层。当加强构件由两层钢丝时，就称为非金属交叠型护层。当加强构件由两层纤维构成时，则称为非金属交叠型。这类交叠型护层外面还可加外护层。例如：为了防鼠咬或防雷，可在交叠型保护层外先纵向包一层铜带后再纵向包一层不锈钢带，最外面挤压一层聚氯乙烯护套。再如，为了穿过河流，可在交叠保护层外面绞合1~3层不锈钢丝，使抗拉强度大大增加。
快速接入型(Lightguide eXpress Entry,缩写LXE)
这种保护层外周加强构件只有两根钢丝(或两组玻璃纤维)，彼此位于护套直径相对两侧。由于护套内只有两根(组)加强构件，所以可在加强构件保持不断的情况下，在塑料外护套的其它部位剥开护套即可迅速将缆芯塑料管中的光纤取出进行接续操作。这种“接入”也可在架空光缆的杆档中间进行。
LXE 护层又可细分成：
(1) 金属快速接入型保护层光缆(铠装层型光缆)
金属快速接入型(LXE-ME)光缆的最外层是高密度聚氯乙烯(HDPE)护套，沿其轴向埋入两根对称的钢加强构件(钢筋)，下层是电镀铬的钢(ECCS)波纹管，电镀铬的钢层的里层和外层各有一层防潮带，可防止渗水作用，电镀铬的钢层下方还有一根拉绳，便于拉动铠装层型的光缆进出管道。
(2) 非金属快速接入型护套层(介质LXE)光缆
非金属快速接入型 (LXE-DE)光缆没有铠装，其最外层是高密度聚氯乙烯(HDPE)保护套，其中埋入两组玻璃纤维加强构件，加强构件沿光缆轴向排列，其下方是第一层防潮带。每一级加强构件配有一根拉绳，以便拉动快速接入型光缆进出管道，下一层防潮带的下方是聚氯乙烯套管，里面的填充芯中装有光纤。
(3) 金属快速接入型保护层光缆(LXE-RL)也是一种金属铠装层型，结构同LXE-ME，只是它的铠装采用铜带与不锈钢带粘合在一起的双金属带来代替镀络钢带，用于防鼠咬(R)及防雷(L)地区。
(4) 快速接入型－LW是一种轻型(LXE-LW)光缆，它的光纤数量最多不超过24根，保护层中除具有两根金属钢丝作为加强构件外，不再纵包金属带，重量轻。这种光缆适用于新发展的有线电视网。它可以架空，穿管道，也可以直埋。
(5) 快速接入型(LXE-SS)是不锈钢(SS)带取代(LXE-RL)中的双金属带，进一步提高了防鼠咬的性能。从光缆结构发展来看，缆芯向着松结构，束管化发展，加强构件趋向在保护层中“外周加强构件”发展。
三建筑物光缆 (LGBC)
建筑物光缆是由2，4，6，12，24或36根缓冲层的多模光纤构成的。这些光缆的外层具有UL防火标志的PVC外护套(OFNR)。这种光缆可直接放在干线信道中，如管道、天花板、墙壁或地板上(非强制通风环境)。另一种建筑物光缆具有UL标志的含氟聚合物套管(OFNP)，它们可放置于回风巷道(强制通风环境)。在光纤数目不足12根时，每根光纤围绕光缆的中心加强筋排列，并填入纱线层，最外面是PVC套管。纱线是作为线缆的补充加强材料。这些光缆均叫做建筑物光缆。在布线蓝图上可使用LGBC-000A-LRX或LGBC-000A-LPX命名法来标注这种电缆。
l)L为62.5/125μm多模光纤
2)R为聚乙烯套管
3)P为含氟聚合物套管(P代表充满物质的/实芯的)
4)X为尚未规定
这种多模光纤的传输特性：
a.1300nm光波，衰减1.0dB/km,带宽500MHZ．km
b.850 n m光波，衰减3.75dB/km,最小带宽160MHZ．km
1.多束的LGBC光缆
多束的LGBC光缆是62.5μm多模光纤，光纤数有24根和36根的。图F光纤中6根围绕在一条中心加强塑料构件(FRP)周围以建立一个光纤束，其外面用纱线覆盖起来，每束上加有颜色编码的标识带(色标)，并用透明带缠绕起来，一共有6束这样用透明带缠绕起来的光纤束。这些束围绕在一条中心加固构件周围，该中心加固构件是由PVC的FRP形成的，以建立一条36根光纤的光缆。24根光纤的是由4条光纤束和两条填充束组成。
光纤中的这些束都用透明带子缠绕起来并在PVC护套内有两根拉绳。
2. 充满物质的LGBC光缆
充满物质的LGBC光缆，常用的有LGBC-4A，LGBC-12A两种型号。图G中示出了LGBC-4A光缆。这种光缆可用于干线子系统，也可以用于水平子系统。
3.互连光缆(光纤软线)
光纤接插软线采用单光纤结构及双光纤结构两种。它们都放在一根阻燃的PVC护套内，如图3-1所示。
这些接插软线用于把距离小于30m的光纤链路与应用系统的设备互连起来。它们不穿信道或管道，直接在光纤配线箱(柜)内进行。
光纤软线采用62.5/125μm光纤，芯纤的椭圆度和偏心率要严格加以控制。混合光纤软线，其中一端接ST连接器插头，另一端接双锥形连接器插头。互连光缆上面可标注FL1P-A(单根光纤)或FL2P-A(双根光纤)，以表示单光纤结构还是双光纤结构。此外还有已接有数据链路连接器的软线，用于对非ST兼容式设备进行互连。
互连(软线)光纤的规格如表H 所示。识别光纤的基本颜色如表I所示
4. 建筑物光缆的物理特性
四光缆护套层选项 (Cable Sheath Options)
为了满足室外，室内及海底布线需要，光缆可配以各种不同的护套层及外护套供选择，每种护套及外护套对特定的应用提供了最经济的解决方法.对于室外光缆来说，所设计的所有护套层选项都是用来保护芯管中的光纤用的，在芯管(缆芯套管)外，依赖于光缆的类型可能有的层为：
a.防潮带(防水带)﹔
b.金属或非金属的加强构件﹔
c.挤压的护套材料﹔
d.外护套(铠装)。
所有室外光缆均采用高密度聚乙烯(HDPE)来制作所有的冲压聚乙烯组件。如缆芯套管，中间护套及外护套。
为了适应多种应用条件，有许多护套层选项。综合布线常用快速接入型(LXE)光缆。判断光缆质量的优劣，除了需要检验其构造、几何尺寸、光缆长度、单位重量、色谱标志以及有关材料的性能等项外，还需要重点检查光缆的传输性能、物理性能及环境性能。光缆的传输性能是由光缆中光纤的质量来决定的，而光缆的物理性能和光缆的环境性能则是由护套层来决定的。光缆的设计寿命一般为40年，在这样长的时间内要保持光缆的传输性能，必须对光缆的物理性能和环境性能提出严格的技朮要求，并进行有效的保护。
1.光缆的物理性能
光缆的物理性能应能保证光缆为光纤提供足够的保护，使光纤在运输、施工及运行维护期内不会遭受损坏，并能保持光纤的优良传输性能。光缆的保护层应采用耐磨性能优越的高密度聚乙烯护套。这种护套可获得三大好处：
a.抗磨损能力强，从而施工简便省时﹔
b.磨擦系数小，在管道中能拉放较长的距离，从而减少了光缆的接头(接续)﹔
c.抗化学腐蚀能力强，对于酸性士壤和石油污染都有很强的抵抗能力，从而延长了寿命。
2.光缆的环境性能
敷设在室外的光缆，其性能与周围环境的变化有关。
(1) 首先是与温度的变化密切相关。光缆在各种环境下可承受的温度范围如下：
储存/运输时－50℃～+70℃
施工敷设时－30℃～+70℃
维护运行时－40℃～+70℃
最后一条的温度范围十分重要。因为光缆除了用于直埋及管道外，还适用于架空，一年四季甚至一天早晚的温度变化都较大，没有较宽的使用温度范围就不能适应。
(2) 光缆对核辐射的防护性能也是衡量其环境性能的一项技朮指针。当光缆受到核辐射时，将使光纤玻璃结构发生缺陷性改变，从而使光纤损耗变大。
(3) 光缆环境性能的另一个重要内容是防雷。雷击对光缆的破坏作用主要有两个方面：
一是雷电击中具有金属保护层的光缆时，强大的雷电峰值电流通过金属保护层转换为热能，产生的高温足以使金属熔融或穿孔，从而影响光纤传输性能。
二是雷电峰值电流在附近大地中流过时，土壤中产生巨大的热能使周围的水分迅速变成蒸气而产生类似气锤的冲击力。这种冲击力会使光缆变形，破坏光纤。为了提高防雷击性能，光缆护套层中应不含金属加强构件。
五混合电缆
混合电缆是由两个及两个以上不同型号或不同类别的电缆、光缆单元构成的组件，外面包覆一个总护套，护套内还可以有一个总屏蔽。其中，只由电缆单元构成的称为综合电缆﹔只由光缆单元构成的称为综合光缆﹔由电缆单元和光缆单元构成的称为混合电缆。综合布线常用的混合电缆由两条4芯双绞电缆和两条缓冲层的2.5/125μm多模光纤组成，如图J所示。两条4芯双绞电缆中，一条为3类双绞电缆，另一条为5类双绞电缆。单根光纤直径为3.0mm，在光缆护套内并缠绕在光纤外围的纱线用来增加拉力强度及压绉阻抗。为了提供标识，一根光纤中包含有一条蓝色缓冲层的光纤，另一根光纤中包含有一条橙色的缓冲层的光纤。在安装期间，混合光纤的最小弯曲半径是3.8cm,长项目为7.6 cm。相似地，对于单光纤允许的弯曲半径是：安装期间1.27 cm及长项目3.8 cm。在同一外护套内容纳不同种类的线缆，使得同一根混合电缆中可以支持信号等级差别很大的应用。
六吹光纤技朮
吹光纤技朮是近几年发展起来的制造光纤的新型技朮。所谓“吹光纤”即预先在建筑物中敷设特制的管道，在实际需要使用光纤时，才将光纤通过压缩空气吹入管道中。
1. 吹光纤技朮的组成
吹光纤技朮是由微管和微管组、吹光纤、附件和安装设备组成的。
(1) 微管和微管组
吹光纤的微管有5mm和8 mm两种规格。它们敷设在金属管或金属线槽内。微管内径较粗，直径8 mm。因此吹制距离较远。每一个微管组可由2、4或7 根微管组成，并按应用环境分为室内及室外两类。所用微管保护套均采用阻燃、低烟、不含卤素的材料，在燃烧时不会产生有毒气体，符合国际布线标准的要求。在进行建筑物内或建筑物间光纤布线时，可先将微管在所需线路上设置但不将光纤吹入，只有当实真正需要光纤时，才将光纤吹入微管并进行端接。采用直径5 mm微管，吹制距离在路由多弯曲的情况下可达300m，在直路中可达500米。采用8 mm微管，吹制距离在路由多弯曲的情况下可达600 m，在直路中可达1000 m，垂直安装高度(由下向上)可达300 m。在室内环境中单微管的最小弯曲半径为25 mm，可充分适应楼内布线环境的要求。
(2) 吹光纤
吹光纤有62.5/125μm，50/125μm多模和8.3/125μm单模二类。每一根微管可最多容纳4芯不同种类的光纤。由于光纤表面经过特别处理并且重量极轻(每芯每米0.23克)，因而吹制的灵活性较强。在吹光纤安装时，对于最小弯曲半径25mm的弯度，在允许范围内最多可有300个90度弯曲。吹光纤表面采用特殊涂层，在压缩空气进入空管时，光纤可借助空气动力悬浮在空管内向前飘行。另外，由于吹光纤的内层结构与普通光纤相同，因此光纤的端接技朮与普通光纤一样。
(3) 连接硬件
连接硬件包括19英寸光纤配线架、跳线及地面光纤出线盒、用于微管间连接的陶瓷接头等等。
(4) 吹光纤设备
吹光纤安装设备通过压缩空气将光纤吹入微管，吹制速度可达到每分钟40m。
2. 吹光纤技朮的特点
吹光纤与传统光纤的区别主要在于敷设方式，光纤本身的衰减等指针与普通光纤相同，同样可采用ST型或SC型接头端接，而且吹光纤传输系统的造价亦与普通光纤传输系统相差无几。但采用吹光纤具有以下优点。
(1) 分期投资
目前，我们在考虑光纤传输系统设计时出于对光纤传输系统成本的考虑(包括光缆和相关的配线架以及光电转换设备等)，综合布线不能全面采用光纤综合布线。在很多布线工程中只有极少数信息点采用光纤到桌面方案，这样当后期需要增加光纤时用户又为没有合适的敷设路由苦恼。在吹光纤技朮中，由于微管成本低(不及光纤的十分之一)，所以设计时应尽可能地敷设光纤微管，在以后的应用中可根据实际需要吹入光纤，从而分散投资，降低成本。
(2) 安装灵活、方便
普通的光纤传输信道，需做光纤各种接续工作。这样不仅增加了成本及路由光损耗，而且使安装变得较为复杂。另外，工程现场施工环境较为复杂，施工人员很可能因误操作而导致光纤损坏，造成光纤损耗加大，甚至光纤折断。在吹光纤连接时，只需安装光纤外的微管，在光纤配线架上只需用特制陶瓷接头将微管并接即可，无需做任何端接。当所有的微管连接好后，将光纤吹入即可。由于路由上采用的是微管的物理连接，因此即使出现微管断裂，也只需简单地用另一段微管替换即可，对光纤不会造成任何损坏。另外，普通光缆一旦敷设好，建筑结构也相应固定，难以更改。而吹光纤则不同，它只需更改微管的走向和连接方式就可轻而易举地改变光纤的走向。
(3) 便于升级换代
信息技朮的发展，对于光纤传输性能也提出了越来越高的要求。在最新的千兆以太网规范中，由于差模延迟(DMD)等因素，多模光纤传输1000Mbps信息时，支持距离已有原来的2km减为550m。可以预见，随着信息技朮的高速发展，光纤本身亦将不断发展，而吹光纤的另一特点就是它既可以吹入，也可以吹出。当将来升级需要更换光纤类型时，用户可以将原来的光纤吹出，再将所需类型的光纤吹入，从而充分保护用户投资的安全性。
(4) 节省投资
据统计，我国近年来新建的建筑物都采用光纤作数据干线，然而有些建筑物目前尚无对光纤的需求，从而造成一些浪费。等到需用光纤时，现有的光纤数量、类型和光纤结构又未必满足需求，常常需要重新穿光缆。采用吹光纤技朮，在建筑物建设时只需布放微管和部分光纤，等到需要时才将光纤吹入相应管道。当需要做局部修改时，还可将光纤吹出，再吹入新的光纤。
综上所述，吹光纤技朮是一种新型的布线方式。为光纤在综合布线中带来了美好的前景。但由于光纤安装工艺要求高，吹光纤这项新技朮尚待实施中不断完善。
七光纤及其传输特性
1. 光纤的物理特性
光纤是光导纤维的简称。它是用石英玻璃或特制塑料拉成的柔软细丝，直径在几μm (光波波长的几倍)到120μm。像水流过管子一样，光能沿着这种细丝在内部传输。因而这种细丝叫光导纤维。图7-1是光纤的典型结构，自内向外为纤芯、包层及涂覆层。纤芯的折射率为n1,包层的折射率为n2。包层的折射率略小于纤芯的
折射率，即n2< n1。按几何光学的全反射原理，光线被束敷在纤芯中传输。在包层外面是5μm～40μm的涂覆层，其作用是增强光纤的机械强度，同时增加了柔韧性。最外面常有100μm厚的缓冲层或套塑层。套塑后的光纤(称为芯线)还不能在工程中使用，必须把若干根光纤疏松地置于特制的塑料绑带或铝皮内，再覆塑料或用钢带铠装，加上外护套后即成光缆。套塑后的光纤(称为芯线)还不能在工程中使用，必须把若干根光纤疏松地置于特制的塑料绑带或铝皮内，再被覆塑料或用钢带铠装，加上外护后即成光缆。按横截面上的折射率分布，光纤可分为两大类，即突变(SI)型(或阶跃型)和渐变(GI)型(梯度型)。按光纤中传输模式的多少，可分为多模光纤和单模光纤两类。显然，单模光纤中只能传输一个模式，多模光纤则能承载成百上千的模式。
2. 光纤的传输性能
(1) 光源与光纤的耦合
把光源发射的光功率尽可能多地送入传输光纤叫做耦合，通常用耦合效率来衡量耦合的程度。耦合效率定义为：η=Pi /P5
式中：Pi为耦合入光纤的功率﹔P5为光源发射的功率。
(2) 光线在光纤中的传输
光纤的导光特性基于光射线在纤芯包层界面上的全反射，使光线限定在纤芯中传输。当光线从光源入射纤芯端面的入射角θ≦θ0时，进入纤芯的光线将会在纤芯包层界面间产生反射向前传播，而入射角θ>θ0的光线将进入包层散失掉。入射临界角θ0与光纤折射率的关系为：sinθ0 = n1sin(90°-θ0) = √n - n
凡角度在θ0以内的入射光纤均可在光纤内传播，定义入射临界角θ0的正弦为突变折射率光纤的数值孔径NA，它表示入射到光纤端面上的光线中只有与纤芯轴夹角为θ0的圆锥体内的入射光线，才能在纤芯内传输。
由于渐变光纤的径向折射率分布n(r)是变化的，因此端面各点的NA也是不同的，可用局部数值孔径NA(r)来描述。
3. 光纤的衰减
光能经过光纤传输后的减弱称为光纤的衰减或损耗。它直接影响着综合布线的传输距离。光纤衰减定义为长度为L(km)的光纤输出端光功率P0与输入端光功率Pi的比值。用分贝(dB)表示为：
af = log(P0 / Pi) (dB/km)
如光功率经过一公里长的光纤传输后，输出光功率是输入的一半，则此光纤的衰减为：
af =3dB/km
引起光纤衰减的主要原因有以下几种：
根据光纤对传输光波损耗物测试结果表明，光纤的损耗和所传输的光波波长有关。在某些波长附近光纤的损耗最低。这些波段称为光纤的低损耗“窗口”或“传输窗口”，如图7-3所示。多模光纤一般有两个窗口，即两个最佳的光传输波长，分别是0.85μm和1.3μm﹔单模光纤也有两个窗口，分别是1.31μm和1.55μm。对应于这些窗口波长，可以选用适当的光源。这将大大降低光能的损耗
4. 光纤的带宽和色散
光脉冲经过光纤传输之后，不但幅度会因衰减而减小，波形也会发生愈来愈大的失真，发生脉冲展宽现象，如图7-4所示。由图7-4可见，两个原本有一定间隔的光脉冲，经过光纤传输之后产生了部分重叠。为避免重叠的发生，输入脉冲有一最高速率限制。定义相邻两个脉冲虽重叠但仍能区别开时的最高脉冲速率为该光纤线路的最大可用带宽。脉冲的展宽不仅与脉冲的速度有关，也与光纤的长度有关。所以，用光纤的传输信号速率与其传输长度的乘积来描述光纤的带宽特性，其代表符号为B．L，单位为GHZ．Km 或MHZ．Km。其含义是对某个B．L值而言。当距离增长时，允许的带宽就得相应地减小。
光脉冲在光纤中传输后被展宽是由于色散的存在，这极大限制了光纤的传输带宽。从机理上说，色散可分为模间色散、材料色散和波导色散。对于多模光纤，波导色散比材料色散小得多，常可忽略不计。石英玻璃光纤的典型带宽如表K所示。
表K 光纤的典型带宽参数 (GHz ? km)
光源带宽参量多模光纤单模光纤
突变型渐变型突变型
λ= 0.85μm △λ= 50 nm 模间色散材料色散 0.010.5 1 ~ 50.5 0.5
λ= 1.3 ? km △λ= 50 nm 模间色散材料色散 0.012 ~ 8 1 ~ 52 ~ 8 2 ~8
λ= 0.85μm △λ= 2 nm 模间色散材料色散 0.0125 1 ~ 525 25
λ= 1.3μm △λ= 2 nm 模间色散材料色散 0.01100 1 ~ 5100 100
表K中分别列出了模间色散及材料色散限制下的光纤带宽。对突变多模光纤，带宽主要受模间色散的限制，仅数十MHz ? km。而渐变多模光纤，当工作在1.3μm波长、采用激光二极管做光源时，模间色散是主要的限制。对单模光纤，影响带宽的是材料色散和波导色散，单模光纤有最大的带宽距离积。
另外，渐变折射率分布的塑料多模光纤 (芯径420μm)已达2.5 GHz的带宽，传输距离100m﹔激光二极管做光源，波长为647 nm，预期可达到10 GHz ~ 20 GHz带宽，距离100 m。
5. 截止波长 (λ)
通常单模光纤工作在给定的波长范围内，导波在纤芯中，由纤芯和包层的界面来导行，沿轴线方向传输。当波长超过一定范围，导波不能有效地封闭在纤芯中，将向包层辐射，在包层内的导波按指数迅速衰减，这时就认为出现了辐射模，导波处于截止状态，此波长称为截止波长。只有当工作波长大于截止波长时，才能保证单模工作状态。
6. 光纤传输信号的过程
光纤传输系统一般是由许多不同的有源和无源部件组成。如激光器、光纤、连接器、耦合器、光检测器等。按信号传输过程，主要有三部分构成。即光发射机、光纤线路和光接收机 (见图L)。我们只对与综合布线有关的光纤作一介绍。
光纤的选择原则主要有两条。一是传输距离和容量，短距离小容量的应用系统一般选850nm短波长，多模光纤﹔反之选1300 nm和1550nm的长波长，单模光纤 (图6-1)。另一条是能否得到所选波长的光器件和光纤等元器件，且在质量、价格及可靠性等方面都能满足要求。
光纤的选择也与光源的类型有关，综合布线常用光纤与光源的典型系统带宽如图6-2所示。由于发光二极管光源与单模光纤的耦合效率很低，在短波长上一般只用多模光纤。激光二极管光源既能用于多模光纤传输系统，也能用于单模光纤传输系统。
光纤和5类双绞电缆的衰减与频率的关系如图6.2所示。由图可知，当传输距离超过100m，5类双绞电缆随着频率的增加衰减愈来愈大﹔而光纤在100MHz以内，衰减基本不变。
八光纤传输系统
1. 设计规范
在一个建筑群之间长距离传输信息且传输速率，或者外界与其它应用系统 (特别是与电力电缆一起敷设) 有抗电磁干扰要求的情况下，综合布线建筑群干线子系统线缆宜采用光纤作为传输介质。光纤传输信道可以提供更高的传输速率，适合大规模的综合布线。
光纤传输系统能满足建筑物与建筑群环境对语音、数据、视频等综合传输的要求。建筑物综合布线一般用多模光纤，单模光纤一般用于远距离传输。一般多模光纤适用于短距离的计算器局域网络。如果用于公用电话网或数据网时，由于传输距离长都采用单模光纤。为了连接方便，综合布线宜采用与公用电话网或数据网相适应规格的光纤为好。
综合布线的交接硬件采用光纤部件时，设备间可作为光纤主交接场的设置地点。干线光纤从这个集中的端接和进出口点出发延伸到其它楼层，在各楼层经过光纤及连接装置沿水平方向分布。
光纤传输系统应使用标准单元光纤连接器。连接器可端接于光纤交接单元。陶瓷头的连接结构对综合布线系统设计、功能配置、可靠性等有重要影响。综合布线的光纤局域网拓扑结构可以概括为下述三种基本结构。
(1) 点对点网络
点对点网络通常是大型计算器之间的高速率双工信道，传输速率可以在距离为2km至5km 公里的范围内达到几Mbps到几百 Mbps。点对点的光纤信道可用来传输仿真、数据或图像信号。
(2) 星型网络
星型局域网 (LAN) 利用一条光纤信道把信息组控制器 (交换机) 连接到远程集线器。集线器通过双绞线连接到各个被支持的终端点。
一般星型拓扑结构采取主/从、主机至终端的结构。因而它不同于总线或环形网络，是一种非广播型的LAN。
星型拓扑结构包含有许多点对点的信道，所有的终端至终端或终端至网络主机的通信均通过中心交换机进行。
(3) 环型网络
环型网络是由若干信号再生器形成的连续环，每两个再生器之间有光纤相连，构成菊花链形式。
信息沿着一个方面在环内从一个再生器传送下一个再生器，有些环型网络使用了同轴电缆，也可以使用双绞线作为连接信道。
光纤局域网络可以安装于一建筑物或建筑群环境中，而且可以支持在最初设计阶段没有明确的各种宽带通信服务。这样的布线系统可以用作独立局域网或会议电视、监视电视局部传输网，也可连接公用数据网。
九光缆要求
对光缆的要求有三个部分：光纤，光缆的传输性能，光缆的物理性能。
1. 多模光缆
(1)光纤应采用芯/包层直径为62.5/125μm或50/125μm的渐变折射率 (graded-index) 多模光纤，分别符合IEC 793-2的 Alb 或Ala光纤的规定。
(2) 光缆内的各条光纤均应满足表M所示的渐变的
性能要求。衰减应遵照IEC 793-1来测量。模态带
宽一距离积的测量应遵照IEC 793-1来测量。
(3) 室内和室外光缆的机械要求和环境要求应遵照IEC 794-1和IEC 794-2规定。
2. 单模光缆
(1) 光纤应符合IEC 793-2类型B1和ITU-T G.652。
(2) 光缆传输性能要求
● 光缆内的各条光纤在波长为1310nm和1550nm时衰减均应小于1dB/km。衰减应遵照IEC 793-1来测量。
● 光缆的单模光纤的截止波长 (Cut-off wavelength)，在遵照IEC 793-1测量时，宜小于1280nm。
● 零色散波长λ0应在1300nm ~ 1324nm之间，并且在λ0处色散斜率的最大值不宜大于0.093ps/n㎡ ˙km。
(3) 室内和室外光缆的机械要求和环境要求应遵照IEC 794-2和IEC 794-1的规定。
十光纤传输系统的主要优点有：
● 传输频带宽，信道容量大﹔
● 信道损耗低，传输距离远﹔
● 抗干扰和腐蚀能力强，应用范围广﹔
● 防泄漏，保密性好。

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