光纖已經成為遠距離有線信号傳輸的主要手段,安裝、維護光纖也是弱電人的基本功。光纖中涉及的理論知識、組件和鋪設要點都很多,我們在這裡作了一些梳理。
三種光
不是所有的光都能用于光纖中信号傳播。光線中主要使用三種波長的光:850 nm、1300 nm、1550 nm。
用在哪裡?
單模光纖使用的光波長為1310 nm或1550 nm,多模光纖使用的光波長多為850 nm。
單模與多模的區别
• 多模光纖的中心玻璃芯較粗(50或62.5 μm),可傳多種模式的光。但其模間色散較大,這就限制了傳輸數字信号的頻率,因此多模光纖傳輸的距離就比較近,一般隻有幾公裡。
• 單模光纖中心玻璃芯很細(芯徑一般為9或10 μm),隻能傳一種模式的光。因此,其模間色散很小,适用于遠程通訊。
線皮的顔色
一個更簡單的區分方式是,多模光纖外皮為橙色,單模光纖外皮為黃色。
色散與損耗
在單模光纖中,1310 nm光具有最小色散,1550 nm光具有最小損耗。
所以,損耗具體是多少?
1310 nm : 0.35~0.5 dB/km
1550 nm : 0.2~0.3 dB/km
850 nm : 2.3~3.4 dB/km
光信号的敵人太多
光損耗是造成光纖信号衰減的原因之一。除此之外,散射、吸收等也能造成光纖信号衰減。
光損耗的原因
• 光的自然損耗
• 光傳輸線路中插入光學部件的插入損耗
• 光纖銜接時的機頭損耗
• 電纜中阻抗不匹配使光産生了反射,這稱為回波損耗
• 纖材料的彎曲、擠壓、雜質、不均勻都能造成損耗
光纖續接
• 固定接續,俗稱死接頭,一般采用光纖熔接機,用于光纜直接頭。
• 活動接頭,俗稱活接頭,用能夠拆卸的連接器連接,用于光纖跳線、設備連接等位置。
固定接頭小技巧
安裝固定接頭應該使用二次放電熔接法。先對光纖端面預熱放電,給端面整形,去除灰塵和雜物,同時通過預熱使光纖端面壓力均勻。
光也有噪聲
影響光纖信息傳導效果的除了衰減,還有噪聲。衰減的意思是有用信号少了,噪聲的意思是無用信号多了。
産生噪聲的原因
• 消光比不合格
• 光強度随機變化
• 時間抖動引起
• 接收機的點噪聲和熱噪聲
• 光纖的模式噪聲
• 色散導緻的脈沖展寬
• LD的模分配噪聲
• LD的頻率啁啾
• 反射
什麼?還有色散?
色散也是影響光線信号傳輸的重要因素。
色散:光脈沖沿着光纖行進一段距離後造成的頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。
色散産生的原因
• 模間色散:隻發生在多模光纖,因為不同模式的光沿着不同的路徑傳輸。
• 材料色散:不同波長的光行進速度不同。
• 波導色散:發生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時,會以稍有不同的速度行進。在單模光纖中,通過改變光纖内部結構來改變光纖的色散非常重要。
光纖材料對傳播的影響
• 玻璃光纖:纖芯與包層都是玻璃,損耗小,傳輸距離長,成本高;
• 膠套矽光纖:纖芯是玻璃,包層為塑料,特性同玻璃光纖差不多,成本較低;
• 塑料光纖:纖芯與包層都是塑料,損耗大,傳輸距離很短,價格很低。多用于家電、音響,以及短距的圖像傳輸。
光模塊
光模塊是實現光信号和電信号轉換的部件,常見的有GBIC、SFP、SFP 、XFP、SFF、CFP等。
GBIC vs SFP
GBIC光模塊的尺寸太大,占據了交換機太多的空間,導緻交換機的面闆上不能提供更多的接口。因此近些年來,GBIC光模塊逐漸被SFP光模塊取代。
光接口
光接口是用來連接光纖線纜的物理接口,其原理是利用了光從光密介質進入光疏介質從而發生了全反射。通常有SC、ST、FC等幾種類型。
FC型光纖接頭/跳線
俗稱圓頭,其外部加強方式是采用金屬套,緊固方式為螺絲扣,一般在ODF側采用。FC連接頭一般電信網絡采用,有一螺帽擰到适配器上,優點是牢靠、防灰塵,缺點是安裝時間稍長。
ST型光纖接頭/跳線
通常都用在多模器件連接,ST頭插入後旋轉半周有一卡口固定,缺點是容易折斷,在無線網絡的部署中與其它廠家設備對接時使用較多。
SC型光纖接頭/跳線
俗稱方頭、大方,傳輸設備側光接口一般用SC接頭,SC連接頭直接插拔,使用很方便,缺點是容易掉出來。
LC型光纖接頭/跳線
俗稱方頭、小方,SFP模塊的專用接口,它和上面幾種接口比就是小很多,在交換機上同等面積能容納更多端口,信銳技術的設備就用這個接頭。
簡單總結
• FC型光纖連接器在配線架上用的最多
• SC型光纖連接器在路由器交換機上用的最多
• ST型光纖連接器,對于10Base-F連接來說通常都是,也常用于光纖配線架
• LC型光纖連接器常用于路由器
最後,看一下光纖的安裝步驟
• 量好長度,開剝光纜,除去光纜護套。
• 清洗、去除光纜内的石油填充膏。
• 捆紮好光纖。
• 檢查光纖芯數,進行光纖對号,核對光纖色标是否有誤。
• 加強芯接續。
• 各種輔助線對,包括公務線對、控制線對、屏蔽地線等接續。
• 光纖的接續。
• 光纖接頭保護處理。
• 光纖餘纖的盤庫留處理。
• 完成光纜護套的接續。
• 光纜接頭的保護。
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