時(shí)間:2015-06-28 00:00:00 來(lái)源:IT貓撲網(wǎng) 作者:網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評(píng)論(1)
??? 20世紀(jì)50年代,更多關(guān)于光纖視像傳輸?shù)难芯亢桶l(fā)展,在醫(yī)學(xué)界遠(yuǎn)程照明和觀察儀器方面取得了成功。1996年,Charles Kao和George Hockham提出了通過(guò)玻璃纖維傳輸信息的設(shè)想,同時(shí)還意識(shí)到要實(shí)現(xiàn)該設(shè)想必須大幅度降低電纜損耗。
??? 這就是改善纖維制造業(yè)中光纖損耗的開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)力,并且,目前我們的光纖損耗已經(jīng)大大低于Charles Kao和George Hockham原先設(shè)定的目標(biāo)了。
??? 使用光纖維的優(yōu)勢(shì)
??? 由于光纖本身低損耗、高帶寬的屬性,因此與銅電纜相比,它可以用于更遠(yuǎn)的距離。在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中,在不使用中繼器的前提下,該距離可以達(dá)到2公里。同時(shí),光纖的重量輕、體積小非常適合應(yīng)用在不適合使用銅電纜的地方,并且,通過(guò)使用多路器,一個(gè)光纖可以取代數(shù)以百計(jì)的銅電纜。這么一根小小的玻璃細(xì)絲真是令人大開(kāi)眼界,但是數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)真正受益的是它對(duì)Electro Magnetic Interference (EMI)的完全免疫,并且玻璃本身是一個(gè)非導(dǎo)電體。
??? 由于光纖是一個(gè)非導(dǎo)電體,因此它可以用于必須電隔離的地方。比如,建筑之間需要交叉扎線以減少地電勢(shì)的差異的銅電纜。同時(shí),纖維對(duì)于危險(xiǎn)環(huán)境不構(gòu)成任何威脅,比如只要有火花便可能引起爆炸的化工廠。最后很重要的一點(diǎn)是安全問(wèn)題;要想竊入光纖讀取數(shù)字信號(hào)是非常非常困難的。
??? 光纖結(jié)構(gòu)
??? 光纖電纜有很多種類,但在本文中我們的目的是探討最常見(jiàn)的類型——62.5/125微米光纖保護(hù)束管。數(shù)字表示的是纖維芯和包裹層的直徑,它是微米為測(cè)量單位的,即百萬(wàn)分之一米。??
??? 光纖保護(hù)束管電纜可以用于室內(nèi)或戶外,或兩者兼用。戶外電纜的束管通常填充了凝膠軟管來(lái)防潮。電纜中的電線可以是任意的4到144數(shù)目。
??? 經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,目前已經(jīng)有各種不同尺寸的電線,但是目前在數(shù)字通信中最主要的三種尺寸是:50/125、62.5/125和8.3/125。在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中,廣泛應(yīng)用的還是50/125和62.5/125微米多模電纜,但是,最近62.5更受到歡迎。這是相當(dāng)不幸的,因?yàn)?0/125已經(jīng)被認(rèn)為是千兆以太網(wǎng)應(yīng)用更好的選擇。
??? 8.3/125微米是一個(gè)單模電纜,由于單模硬件的高昂花費(fèi),至今它都沒(méi)有被廣泛地應(yīng)用到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。但是,情況開(kāi)始有了一些改變。因?yàn)槌^(guò)62.5/125光纖的千兆以太網(wǎng)長(zhǎng)度限制已經(jīng)減少到大約為220米,并且目前使用8.3/125可能是一些校園網(wǎng)絡(luò)唯一的選擇。衷心希望,這中轉(zhuǎn)變能夠帶動(dòng)單模光纖成本的下降。
單模和多模的區(qū)別
??? 銅電纜的尺寸越大就意味著電阻越小,因此有更多的電流,但是光纖則正好相反。為了解釋這個(gè)問(wèn)題,我們首先需要了解光是如何在纖維芯中傳播的。
??? 光傳播
??? 光在光纖中的傳播過(guò)程被稱為"全內(nèi)反射"(TIR);通過(guò)使用兩種具備不同反射率的玻璃也可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程。內(nèi)芯有一個(gè)高反射率的指數(shù)而外覆層有一個(gè)低反射率的指數(shù)。這個(gè)反射的原理與你觀察池塘是一樣的。池塘中的水比空氣的反射率指數(shù)高一些,因此如果你從一個(gè)小的角度觀察池塘?xí)r,你將看到周圍事物的一個(gè)反射,但是,如果你以一個(gè)垂直的角度觀察時(shí),你可能看到的是池塘的底部。???
??? 這兩個(gè)視點(diǎn)之間的某個(gè)特定的角度下,光線不會(huì)在水面發(fā)生反射而是直接穿越空氣/水的界面讓你看到池塘的底部。多模光纖,顧名思義,表示有多種方式傳播光線。該范圍包括低位模式到高位模式。低位模式采取的是到達(dá)中間位置最直接路線的模式,而高位模式采取的是最長(zhǎng)路線,因?yàn)樗鼈兪菑囊贿叺搅硗庖贿叿磸椙斑M(jìn)的。??
?
??? 由于一個(gè)光脈沖的光線到遠(yuǎn)端的時(shí)間不盡相同,因此,這就造成了信號(hào)散射的效果。這就是所謂的摸態(tài)間波散(有時(shí)也稱為差分模式時(shí)延,DMD)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,于是有了梯度型光纖。上面的例子中,在內(nèi)芯和覆層上有一個(gè)明確的分界,而這里是在中心有高的反射率指數(shù),并向邊緣逐漸向低反射率指數(shù)減少。這樣就減緩了低模傳輸速度,使光波到達(dá)遠(yuǎn)端的順序更接近,從而減少了模態(tài)間的分散并改善了信號(hào)的形狀。
??? 單模光纖
??? 哪種方式是去除模態(tài)間波散的最佳方式呢?很簡(jiǎn)單,那就是只允許一種模式的傳播。因此一個(gè)較小的纖維芯意味著更高的帶寬和更遠(yuǎn)的距離。就是這么簡(jiǎn)單。
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