也就是目前的FTTH光纤到户的入户线,光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。
传输原理是“光的全反射”。
因此,光纤不可随意弯折、拉伸,可能会影响家里宽带的使用,插拔时要对应卡槽,插拔牢固即可,目前家庭宽带使用的是单模光纤。
前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。
1870年的一天,英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理,他做了一个简单的实验:在装满水的木桶上钻个孔,然后用灯从桶上边把水照亮。
结果使观众们大吃一惊。
人们看到,放光的水从水桶的小孔里流了出来,水流弯曲,光线也跟着弯曲,光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维,当光线以合适的角度射入玻璃纤维时,光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。
由于这种纤维能够用来传输光线,所以称它为光导纤维。
2005 FTTH(Fiber To The Home)光纤直接到家庭光纤微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。
通常,光纤的一端的发射装置使用发光二极管(light emitting diode,LED)或一束激光将光脉冲传送至光纤,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
在日常生活中,由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多,光纤被用作长距离的信息传递。
通常光纤与光缆两个名词会被混淆。
多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。
光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害,如水、火、电击等。
光缆分为:缆皮、芳纶丝、缓冲层和光纤。
光纤和同轴电缆相似,只是没有网状屏蔽层。
中心是光传播的玻璃芯。
在多模光纤中,芯的直径是50μm和62.5μm两种, 大致与人的头发的粗细相当。
而单模光纤芯的直径为8μm~10μm,常用的是9/125μm。
芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套, 俗称包层,包层使得光线保持在芯内。
再外面的是一层薄的塑料外套,即涂覆层,用来保护包层。
光纤通常被扎成束,外面有外壳保护。
纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体,它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。
光及其特性:1.光是一种电磁波可见光部分波长范围是:390~760nm(纳米)。
大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。
光纤中应用的是:850nm,1310nm,1550nm三种。
2.光纤的种类:光纤的种类很多,根据用途不同,所需要的功能和性能也有所差异。
但对于有线电视和通信用的光纤,其设计和制造的原则基本相同,诸如:①损耗小;②有一定带宽且色散小;③接线容易;④易于成统;⑤可靠性高;⑥制造比较简单;⑦价廉等。
光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的,兹将各种分类举例如下。
(1)工作波长:紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤(0.85μm、1.3μm、1.55μm)。
(2)折射率分布:阶跃(SI)型光纤、近阶跃型光纤、渐变(GI)型光纤、其它(如三角型、W型、凹陷型等)。
(3)传输模式:单模光纤(含偏振保持光纤、非偏振保持光纤)、多模光纤。
(4)原材料:石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤(如塑料包层、液体纤芯等)、红外材料等。
按被覆材料还可分为无机材料(碳等)、金属材料(铜、镍等)和塑料等。
(5)制造方法:预塑有汽相轴向沉积(VAD)、化学汽相沉积(CVD)等,拉丝法有管律法(Rod intube)和双坩锅法等。
单模光纤这是指在工作波长中,只能传输一个传播模式的光纤,通常简称为单模光纤(SMF:Single ModeFiber)。
在有线电视和光通信中,是应用最广泛的光纤。
由于,光纤的纤芯很细(约10μm)而且折射率呈阶跃状分布,当归一化频率V参数<2.4时,理论上,只能形成单模传输。
另外,SMF没有多模色散,不仅传输频带较多模光纤更宽,再加上SMF的材料色散和结构色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使传输频带更加拓宽。
SMF中,因掺杂物不同与制造方式的差别有许多类型。
凹陷型包层光纤(DePr-essed Clad Fiber),其包层形成两重结构,邻近纤芯的包层,较外倒包层的折射率还低。
多模光纤多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤(MMF:MUlti ModeFiber)。
纤芯直径为50μm,由于传输模式可达几百个,与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。
在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。
自从出现SMF光纤后,似乎形成历史产品。
但实际上,由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易,在众多LAN中更有优势。
所以,在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。
MMF按折射率分布进行分类时,有:渐变(GI)型和阶跃(SI)型两种。
GI型的折射率以纤芯中心为最高,沿向包层徐徐降低。
由于SI型光波在光纤中的反射前进过程中,产生各个光路径的时差,致使射出光波失真,色激较大。
其结果是传输带宽变窄,SI型MMF应用较少。
传输优点直到1960年,美国科学家Maiman发明了世界上第一台激光器后,为光通讯提供了良好的光源。
随后二十多年,人们对光传输介质进行了攻关,终于制成了低损耗光纤,从而奠定了光通讯的基石。
从此,光通讯进入了飞速发展的阶段。
光纤传输有许多突出的优点:频带宽频带的宽窄代表传输容量的大小。
载波的频率越高,可以传输信号的频带宽度就越大。
在VHF频段,载波频率为48.5MHz~300Mhz。
带宽约250MHz,只能传输27套电视和几十套调频广播。
可见光的频率达100000GHz,比VHF频段高出一百多万倍。
尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗,使频带宽度受到影响,但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。
单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫,好的单模光纤可达10GHz以上),采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波,进行波分复用,可以容纳上百万个频道。
损耗低在同轴电缆组成的系统中,最好的电缆在传输800MHz信号时,每公里的损耗都在40dB以上。
相比之下,光导纤维的损耗则要小得多,传输1.31um的光,每公里损耗在0.35dB以下若传输1.55um的光,每公里损耗更小,可达0.2dB以下。
这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍,使其能传输的距离要远得多。
此外,光纤传输损耗还有两个特点,一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗,不需要像电缆干线那样必须引入均衡器进行均衡;二是其损耗几乎不随温度而变,不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。
重量轻因为光纤非常细,单模光纤芯线直径一般为4um~10um,外径也只有125um,加上防水层、加强筋、护套等,用4~48根光纤组成的光缆直径还不到13mm,比标准同轴电缆的直径47mm要小得多,加上光纤是玻璃纤维,比重小,使它具有直径小、重量轻的特点,安装十分方便。
抗干扰能力强因为光纤的基本成分是石英,只传光,不导电,不受电磁场的作用,在其中传输的光信号不受电磁场的影响,故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。
也正因为如此,在光纤中传输的信号不易被窃听,因而利于保密。
保真度高因为光纤传输一般不需要中继放大,不会因为放大引入新的非线性失真。
只要激光器的线性好,就可高保真地传输电视信号。
实际测试表明,好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交调指标cM也在60dB以上,远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。
工作性能可靠我们知道,一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。
设备越多,发生故障的机会越大。
因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器),可靠性自然也就高,加上光纤设备的寿命都很长,无故障工作时间达50万~75万小时,其中寿命最短的是光发射机中的激光器,最低寿命也在10万小时以上。
故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。
成本不断下降有人提出了新摩尔定律,也叫做光学定律(Optical Law)。
该定律指出,光纤传输信息的带宽,每6个月增加1倍,而价格降低1倍。
光通信技术的发展,为Internet宽带技术的发展奠定了非常好的基础。
这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。
由于制作光纤的材料(石英)