文章插图
要了解光纤线缆是如何工作的,请想像有一根无限长的饮水麦管或柔软的塑料管 。例如,想像有一根数公里长的管道 。现在,假设管道的内壁覆盖了一层全反射镜 。然后,假设您从管道的一端往里看 。在数公里远的另一端,您的一位朋友打开手电筒向管道内照射 。因为管道内壁是全反射镜,所以手电筒发出的光将在管道内壁上反复反射(即使管道可能扭曲),结果,您将在另一端看到光 。如果您的朋友以莫尔斯电码编码方式打开和关闭手电筒,他就可以通过该管道与您通信 。这就是光纤线缆的基本原理 。
【光纤工作原理是什么?】用内部覆盖反射镜的管道制作线缆是可以的,但是这根线缆会非常粗大,并且用全反射镜覆盖管道内壁也很困难 。因此,真正的光纤线缆是用玻璃制成的 。玻璃极其纯净,即使其长度达数公里长,光仍然可以透射(请想像玻璃是如此透明,以至于数公里厚的窗户看起来仍然很清澈) 。人们将玻璃抽成极细的玻璃丝,其厚度与人的头发相仿 。然后,在玻璃丝外面包上两层塑料 。
通过用塑料包裹玻璃丝,相当于在玻璃丝周围形成了反射镜 。这一反射镜产生全内反射,就像管道内部覆盖的全反射镜一样 。您可以在黑暗的房间内,利用手电筒和窗户来体验这种反射 。如果您用手电筒以90度的角度向窗户照射,光线将直接透过玻璃 。但是,如果您以非常小的角度(几乎与玻璃平行)照射,玻璃就将如同反射镜,您会看到光束从窗户反射出来并照射在屋内的墙壁上 。光纤内传输的光线正是以这种极小的角度反射,从而完全保持在光纤内部 。
为了通过光纤线缆发送电话交谈语音,人们将模拟语音信号转换为数字信号(有关详细信息,请参见模拟录音和数字录音工作原理) 。位于管道一端的激光器交替打开和关闭,从而发送每位数据 。采用单激光器的现代光纤系统每秒可传输数十亿位数据——激光每秒可打开和关闭数十亿次 。最新的系统使用多台具有不同颜色的激光器在同一条光纤中传输多个信号 。
现代光纤线缆可以将信号传输很远的距离——可能达到100公里 。在长途线路上,每60至100公里就有一个设备箱 。箱内的设备拾取信号并将其完好无损地转发到下一段光纤 。
光纤传输的原理
光纤传输是利用光的全反射原理,射线在纤芯和包层的交界面会产生全反射,并形成把光闭锁在光纤芯内部向前传播,即使经过弯曲的路光线也不会射出光纤之外 。只是在均匀透明的玻璃纤芯上不断的进行反射,从一端传导至另一端 。由于纤芯直径很小,光沿着玻璃纤芯传输,光信号的损耗会比在网线中电信号传输损耗低很多 。
光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具,按传输模式可分为:单模光纤和多模光纤 。单模光纤:中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm),只能传一种模式的光,其模间色散很小,适合远距离的光纤传输 。
多模光纤:中心玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光,其模间色散较大,多模光纤传输的距离就比较近,一般只有几公里 。
光纤为什么要进行熔接
要保证光纤光信号的长距离传输,进行熔接就非常重要了 。将断开的两条光纤通过熔接的方法连接起来,可以有效的降低每个节点的损耗,确保高反射率及传输的稳定 。需要用到的设备熔接机、切割刀、测试仪、红光笔等工具,包含了光纤切割、清洁、熔接、监测、盘纤等步骤,对操作者的技术水平要求较高,也是一项细致活 。
在光纤连接时,很多考虑到安装的方便、快捷,会采用冷接的技术,冷接不需要太多的设备,光纤切刀即可,但每个接点需要一个快速连接器,也叫冷接子 。冷接的缺点是损失偏大,约0.1至0.2dB每个点,只适合野外临时使用 。考虑光纤使用的长久性,热熔是最好的方式,但成本较高,技术要求也高 。
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