[[175068]]

現(xiàn)代光纖的特殊性源于上世紀(jì)50年代的研究。在上世紀(jì)50年代中，通過光纖傳輸可視化圖像的研究和發(fā)展引起了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一些進(jìn)步，隨后它又應(yīng)用到遠(yuǎn)距離照明和觀察儀器上。在1966年，Charles Kao和George Hockhan提出通過玻璃光纖傳輸信息，并且認(rèn)識到降低線路衰減非常重要，這是它在應(yīng)用時(shí)要解決的關(guān)鍵問題。

這促使光纖制造業(yè)開始研究如何減少光衰減。現(xiàn)在，這些衰減已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于當(dāng)前Kao和Hockham所設(shè)定的原始目標(biāo)。

使用光纖的優(yōu)勢

由于光纖線纜具有低衰減高帶寬的特性，因此這可用于實(shí)現(xiàn)比銅線更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，在不使用中繼器的前提下可以實(shí)現(xiàn)長達(dá)2公里的傳輸。由于它們又很輕很小，因此它們也非常適合用于一些無法使用銅線的場合;通過使用多路復(fù)用器，一條光纖就可以替代上百條銅線網(wǎng)線。在一要細(xì)小玻璃絲上實(shí)現(xiàn)這種效果確實(shí)讓人很驚嘆，但是它對于數(shù)據(jù)行業(yè)的真正好處是它完全不受電磁干擾——事實(shí)上玻璃并不是導(dǎo)電體。

由于光纖不是導(dǎo)體，因此所有光纖線纜都可以用在需要絕緣的場合——例如，用在兩棟使用銅線可能產(chǎn)生地電位差的建筑物之間。此外，光纖也能消除一些危險(xiǎn)環(huán)境的威脅——如在化工廠，一個(gè)火花就可能引起爆炸。最后，一樣重要的是安全問題：想要入侵光線而盜取數(shù)據(jù)信號是很難的。

光纖制造

光纖線纜有許多的類型，但是按照本文的目標(biāo)，我們將介紹其中一種最常見的類型：62.5/125微米軟線。其中的數(shù)字表示光纖內(nèi)核和包裹層的直徑。它們的單位都是微米，是指一米的百萬分之一。

軟光線線纜可用于室內(nèi)或室外。室外線纜通常會填注塑膠，作為防潮隔離層，防止水分進(jìn)入。一條線纜的內(nèi)核數(shù)量可能是4-144。

過去幾年里，有各種不同大小的核心面市。現(xiàn)在，主要有3種大小的線纜用于數(shù)據(jù)通信：50/125、62.5/125和8.3/125。其中50/125和62.5/125微米的多模光纖最常用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò);但是，最近62.5的變得越來越流行。可是，50/125之前一直是千兆以太網(wǎng)應(yīng)用程序的首選。

8.3/125微米軟光纖是一種單模光纖，到現(xiàn)在它也并沒有廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)閱文Ｓ布靸r(jià)昂貴。現(xiàn)在情況有一些變化，因?yàn)槭褂?2.5/125光纖的千兆以太網(wǎng)的長度限制已經(jīng)下降為220米左右。因此，在一些園區(qū)網(wǎng)中只能使用8.3/125光纖。

單模與多模光纖

對于銅線而言，尺寸越大，電阻越小，從而有更大的容量。但是，對于光纖而言，情況則是完全相反。為了解決這個(gè)問題，我們首先需要理解光線在光纖內(nèi)核傳播的方式。

光線傳播

光線是通過一種所謂全內(nèi)反射的過程在光纖中傳播的;這是通過使用兩種有不同折射率的玻璃而實(shí)現(xiàn)的。內(nèi)核具有較高的折射率，而外部包層的折射率較低一些。這與周圍環(huán)境的反射原理是完全相同的;然而，如果你垂直看水面，是能夠看到水池底部的。

在這兩個(gè)角度上形成一定的角度，光線就不會從水面反射走，而是會穿過水面，從而能夠看到水池底部。在多模光纖中，正如其名稱所表示的，光線會有多種傳播模式。其范圍包括低階模式和高階模式，前者是指沿中心直線傳輸?shù)淖钪苯勇窂剑笳呤侵冈谶吔缟蟻砘胤瓷涠ㄟ^光纖的方式。

這會產(chǎn)生信號散射的效果，因?yàn)楣饩€的一個(gè)脈沖會多次到達(dá)遠(yuǎn)端;這就是所謂的模間色散——有時(shí)候也稱為差模延遲(DMD)。為了解決這個(gè)問題，出現(xiàn)了漸變轉(zhuǎn)折率光纖。不同于常規(guī)光纖在內(nèi)核與包層之間有一層封閉涂層，這些光纖的中心具有較高折射率，然后逐漸遞減，最外層的折射率最低。這樣可以延緩低階模式，使光線能夠以更緊密的形態(tài)到達(dá)最遠(yuǎn)端，從而能夠減小模間色散和改進(jìn)信號的形狀。

單模光纖又是什么?

消除模間色散的最佳方式是什么?很簡單：只允許一種模式傳播。因此，可以用更小的內(nèi)核尺寸實(shí)現(xiàn)更大的帶寬和更遠(yuǎn)的距離。道理很簡單。