光纤是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光缆由一捆光纤组成,与铜缆相比,光缆本身不需要电,虽然在建设初期所需的连接器、工具和人工成本很高,但其不受电磁干扰的影响,具有更高的数据传输率和更远的传输距离,并且不用考虑接地问题,对各种环境因素具有更强的抵抗力。这些特点使得光缆在某些应用中更具吸引力,成为目前综合布线系统中常用的传输介质之一。
①光纤通信系统
a.光纤的结构 计算机网络中的光纤主要采用石英玻璃制成,是横截面积较小的双层同心圆柱体。裸光纤由光纤芯、包层和涂覆层组成,如图7-13所示。
图1 光纤结构
b.光纤通信系统的组成(图2)
图2 光纤通信系统组成
光纤:传输光波的导体。
光发送机:主要功能是产生光束,将电信号转换为光信号,再把光信号导入光纤。
光接收机:主要功能是负责接收光纤上传输的光信号,并将其转换为电信号,经过解码后再作相应处理。
c.光纤通信系统的特点 与铜缆相比,光纤通信系统的主要优点有:传输频带宽,通信容量大;线路损耗低,传输距离远;抗干扰能力强,应用范围广;线径细,重量轻;抗化学腐蚀能力强;光纤制造资源丰富。
与铜缆相比,光纤通信系统的主要缺点是:初始投入成本比铜缆高;更难接受错误的使用;光纤连接器比铜连接器脆弱;端接光纤需要更高级别的训练和技能;相关的安装和测试工具价格高。
②光纤的分类
a.单模光纤和多模光纤 单模光纤使用光的单一模式传送信号,而多模光纤使用光的多种模式传送信号,其比较见表1。
表1 单模光纤与多模光纤比较表
b.按照折射率分布不同分类 对于多模光纤,通常可分为跳变式光纤和渐变式光纤。
跳变式光纤纤芯的折射率n1和包层的折射率n2都为常数,且n1大于n2,在纤芯和包层的交界面处折射率呈阶梯形变化,从而使得光信号在纤芯和包层的交界面上不断产生全反射向前传送。跳变式光纤的模间色散很高,目前单模光纤都采用跳变式,采用跳变式的多模光纤已经逐渐被淘汰了。
渐变式光纤纤芯的折射率n1随着半径的增加而按一定规律减小,到纤芯与包层的交界处与包层的折射率n2相等,从而使得光信号按正弦形式传播。这种结构能减少模间色散,提高光纤带宽和传输距离。现在多模光纤多为渐变式光纤。