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弱电人要知道的光缆光纤知识

来源:      2020/2/15 10:56:02      点击:


  前言:

  光纤已经成为远距离有线信号传输的主要手段,安装、维护光纤也是弱电人的基本功。光纤中涉及的理论知识、组件和铺设要点都很多,我们在这里作了一些梳理。

  三种光

  不是所有的光都能用于光纤中信号传播。光线中主要使用三种波长的光:850 nm、1300 nm、1550 nm。

  用在哪里?

  单模光纤使用的光波长为1310 nm或1550 nm,多模光纤使用的光波长多为850 nm。

  单模与多模的区别

  • 多模光纤的中心玻璃芯较粗(50或62.5 μm),可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,因此多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里。

  • 单模光纤中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10 μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于远程通讯。

  线皮的颜色

  一个更简单的区分方式是,多模光纤外皮为橙色,单模光纤外皮为黄色。

  色散与损耗

  在单模光纤中,1310 nm光具有最小色散,1550 nm光具有最小损耗。

  所以,损耗具体是多少?

  1310 nm : 0.35~0.5 dB/km

  1550 nm : 0.2~0.3 dB/km

  850 nm : 2.3~3.4 dB/km

  光信号的敌人太多

  光损耗是造成光纤信号衰减的原因之一。除此之外,散射、吸收等也能造成光纤信号衰减。

  光损耗的原因

  • 光的自然损耗

  • 光传输线路中插入光学部件的插入损耗

  • 光纤衔接时的机头损耗

  • 电缆中阻抗不匹配使光产生了反射,这称为回波损耗

  • 纤材料的弯曲、挤压、杂质、不均匀都能造成损耗

  光纤续接

  • 固定接续,俗称死接头,一般采用光纤熔接机,用于光缆直接头。

  • 活动接头,俗称活接头,用能够拆卸的连接器连接,用于光纤跳线、设备连接等位置。

  固定接头小技巧

  安装固定接头应该使用二次放电熔接法。先对光纤端面预热放电,给端面整形,去除灰尘和杂物,同时通过预热使光纤端面压力均匀。

  光也有噪声

  影响光纤信息传导效果的除了衰减,还有噪声。衰减的意思是有用信号少了,噪声的意思是无用信号多了。

  产生噪声的原因

  • 消光比不合格

  • 光强度随机变化

  • 时间抖动引起

  • 接收机的点噪声和热噪声

  • 光纤的模式噪声

  • 色散导致的脉冲展宽

  • LD的模分配噪声

  • LD的频率啁啾

  • 反射

  什么?还有色散?

  色散也是影响光线信号传输的重要因素。

  色散:光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。

  色散产生的原因

  • 模间色散:只发生在多模光纤,因为不同模式的光沿着不同的路径传输。

  • 材料色散:不同波长的光行进速度不同。

  • 波导色散:发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时,会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中,通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。

  光纤材料对传播的影响

  • 玻璃光纤:纤芯与包层都是玻璃,损耗小,传输距离长,成本高;

  • 胶套硅光纤:纤芯是玻璃,包层为塑料,特性同玻璃光纤差不多,成本较低;

  • 塑料光纤:纤芯与包层都是塑料,损耗大,传输距离很短,价格很低。多用于家电、音响,以及短距的图像传输。

  光模块

  光模块是实现光信号和电信号转换的部件,常见的有GBIC、SFP、SFP+、XFP、SFF、CFP等。

  GBIC vs SFP

  GBIC光模块的尺寸太大,占据了交换机太多的空间,导致交换机的面板上不能提供更多的接口。因此近些年来,GBIC光模块逐渐被SFP光模块取代。

  光接口

  光接口是用来连接光纤线缆的物理接口,其原理是利用了光从光密介质进入光疏介质从而发生了全反射。通常有SC、ST、FC等几种类型。

  FC型光纤接头/跳线

  俗称圆头,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣,一般在ODF侧采用。FC连接头一般电信网络采用,有一螺帽拧到适配器上,优点是牢靠、防灰尘,缺点是安装时间稍长。

  ST型光纤接头/跳线

  通常都用在多模器件连接,ST头插入后旋转半周有一卡口固定,缺点是容易折断,在无线网络的部署中与其它厂家设备对接时使用较多。

  SC型光纤接头/跳线

  俗称方头、大方,传输设备侧光接口一般用SC接头,SC连接头直接插拔,使用很方便,缺点是容易掉出来。

  LC型光纤接头/跳线

  俗称方头、小方,SFP模块的专用接口,它和上面几种接口比就是小很多,在交换机上同等面积能容纳更多端口,信锐技术的设备就用这个接头。

  简单总结

  • FC型光纤连接器在配线架上用的最多

  • SC型光纤连接器在路由器交换机上用的最多

  • ST型光纤连接器,对于10Base-F连接来说通常都是,也常用于光纤配线架

  • LC型光纤连接器常用于路由器

  最后,看一下光纤的安装步骤

  • 量好长度,开剥光缆,除去光缆护套。

  • 清洗、去除光缆内的石油填充膏。

  • 捆扎好光纤。

  • 检查光纤芯数,进行光纤对号,核对光纤色标是否有误。

  • 加强芯接续。

  • 各种辅助线对,包括公务线对、控制线对、屏蔽地线等接续。

  • 光纤的接续。

  • 光纤接头保护处理。

  • 光纤余纤的盘库留处理。

  • 完成光缆护套的接续。

  • 光缆接头的保护。


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