布线技巧六:光纤电缆

2012-04-18 17:13:35来源: 互联网

布线技巧六:光纤电缆

20世纪50年代,更多关于光纤视像传输的研究和发展,在医学界远程照明和观察仪器方面取得了成功。1996年,Charles Kao和George Hockham提出了通过玻璃纤维传输信息的设想,同时还意识到要实现该设想必须大幅度降低电缆损耗。

这就是改善纤维制造业中光纤损耗的开发驱动力,并且,目前我们的光纤损耗已经大大低于Charles Kao和George Hockham原先设定的目标了。

使用光纤维的优势

由于光纤本身低损耗、高带宽的属性,因此与铜电缆相比,它可以用于更远的距离。在数据网络中,在不使用中继器的前提下,该距离可以达到2公里。同时,光纤的重量轻、体积小非常适合应用在不适合使用铜电缆的地方,并且,通过使用多路器,一个光纤可以取代数以百计的铜电缆。这么一根小小的玻璃细丝真是令人大开眼界,但是数据产业真正受益的是它对Electro Magnetic Interference (EMI)的完全免疫,并且玻璃本身是一个非导电体。

由于光纤是一个非导电体,因此它可以用于必须电隔离的地方。比如,建筑之间需要交叉扎线以减少地电势的差异的铜电缆。同时,纤维对于危险环境不构成任何威胁,比如只要有火花便可能引起爆炸的化工厂。最后很重要的一点是安全问题;要想窃入光纤读取数字信号是非常非常困难的。

光纤结构

光纤电缆有很多种类,但在本文中我们的目的是探讨最常见的类型——62.5/125微米光纤保护束管。数字表示的是纤维芯和包裹层的直径,它是微米为测量单位的,即百万分之一米。

光纤保护束管电缆可以用于室内或户外,或两者兼用。户外电缆的束管通常填充了凝胶软管来防潮。电缆中的电线可以是任意的4到144数目。

经过多年发展,目前已经有各种不同尺寸的电线,但是目前在数字通信中最主要的三种尺寸是:50/125、62.5/125和8.3/125。在数据网络中,广泛应用的还是50/125和62.5/125微米多模电缆,但是,最近62.5更受到欢迎。这是相当不幸的,因为50/125已经被认为是千兆以太网应用更好的选择。

8.3/125微米是一个单模电缆,由于单模硬件的高昂花费,至今它都没有被广泛地应用到数据网络中。但是,情况开始有了一些改变。因为超过62.5/125光纤的千兆以太网长度限制已经减少到大约为220米,并且目前使用8.3/125可能是一些校园网络唯一的选择。衷心希望,这中转变能够带动单模光纤成本的下降。

单模和多模的区别

铜电缆的尺寸越大就意味着电阻越小,因此有更多的电流,但是光纤则正好相反。为了解释这个问题,我们首先需要了解光是如何在纤维芯中传播的。

光传播

光在光纤中的传播过程被称为“全内反射“(TIR);通过使用两种具备不同反射率的玻璃也可能实现这个过程。内芯有一个高反射率的指数而外覆层有一个低反射率的指数。这个反射的原理与你观察池塘是一样的。池塘中的水比空气的反射率指数高一些,因此如果你从一个小的角度观察池塘时,你将看到周围事物的一个反射,但是,如果你以一个垂直的角度观察时,你可能看到的是池塘的底部。

这两个视点之间的某个特定的角度下,光线不会在水面发生反射而是直接穿越空气/水的界面让你看到池塘的底部。多模光纤,顾名思义,表示有多种方式传播光线。该范围包括低位模式到高位模式。低位模式采取的是到达中间位置最直接路线的模式,而高位模式采取的是最长路线,因为它们是从一边到另外一边反弹前进的。

由于一个光脉冲的光线到远端的时间不尽相同,因此,这就造成了信号散射的效果。这就是所谓的摸态间波散(有时也称为差分模式时延,DMD)。为了解决这个问题,于是有了梯度型光纤。上面的例子中,在内芯和覆层上有一个明确的分界,而这里是在中心有高的反射率指数,并向边缘逐渐向低反射率指数减少。这样就减缓了低模传输速度,使光波到达远端的顺序更接近,从而减少了模态间的分散并改善了信号的形状。

单模光纤

哪种方式是去除模态间波散的最佳方式呢?很简单,那就是只允许一种模式的传播。因此一个较小的纤维芯意味着更高的带宽和更远的距离。就是这么简单。

关键字:布线技巧  光纤电缆

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0418/article_15765.html
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