弱电人要知道的光缆光纤知识

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。

GBICvsSFP

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。