
光纖常用的分類方式有:按照光纖橫截面上的折射率分布、光纖的傳輸總模數、光纖的材料、光纖的制作方法、光纖的工作波長等。以下主要介紹按折射率、傳輸模數、材料分類的光纖區分,也即光纖下游用戶常打交道的分類。
1.按照光纖橫截面上的折射率分布分類
可分為階躍型光纖(又稱均勻光纖或突變型光纖)和漸變型光纖(又稱非均勻光纖或梯度型光纖)兩種。
階躍型光纖纖芯的折射率(n1)和包層的折射率(n2)為均勻的常數,纖芯到包層的折射率是突變的,只有一個臺階,故稱為階躍型光纖。該種光纖的模間色散高,傳輸速率不高,只適用短途低速通信。但單模光纖的模間色散很小,所以單模光纖都采用階躍型。
漸變型光纖的纖芯折射率(n1)隨著纖芯半徑向外增大而減小,包層折射率均勻。該種光纖模間色散較小,傳輸頻帶寬,可以增加傳輸距離,但成本較高。
2.按照光纖的傳輸總模數分類
根據光纖中傳輸模式的多少,可以將光纖分為單模光纖和多模光纖?!澳J健笔侵冈诠饫w受光角(臨界角)內,以特定角度進入光纖的光束能在光纖內全反射傳播,即為光的一個傳輸模式。
單模光纖纖芯直徑通常在4~10μm,包層直徑125μm,理論上只能傳一種模式的光(基模),模間色散很小,適用于大容量、遠程通信。
多模光纖纖芯直徑較大,一般為50~105μm,包層直徑為100~200μm。可傳輸多種模式的光。但其模間色散較大,限制傳輸數字信號的頻率,且隨距離增加會更加嚴重;因此,多模光纖只能進行短程傳輸。多模光纖分階躍型多模光纖和漸變型多模光纖。
單模光纖和多模光纖只是一個相對的概念;每一個規格的光纖都有特定的截止波長,對于一根確定的光纖,當工作波長大于截止波長時,光纖為單模光纖,反之為多模光纖。
3.按光纖制作材料分類
按照制作光纖所采用的材料可以將光纖分為石英光纖、塑料包層石英光纖、多組分玻璃光纖和全塑光纖。
石英光纖的纖芯和包層由二氧化硅以及少量摻雜元素制成,具備損耗較低、強度大、可靠性高等優點,應用最為廣泛。如阿珂法產品中的傳感器、轉接光纜等,多為石英光纖。
不提使用多么復雜的設備來檢驗光纖是否損壞,業內一般采用最簡便的方法檢查,那就是打光。從上文知,光在光纖內全反射傳播,若光纖完好,無論中段如何走線,從光纖的一端打光照射,光一定從另一端射出。
打光通常還可用于在多根光纜中尋線、檢驗多芯光纜內部線序等。
平時說到光纖與光纜,往往都是根據需要混用,二者都是光傳輸的通道,但其實定義上仍有區別。光纖是用于傳輸光束的媒介,而光纜則是將一根或多根光纖包裹在保護層中的纜線。如下圖所示的即為一種耐高溫光纜的保護層結構。
光纖與光纖之間,光纖與其它通信設備之間,通過設置在光纜端部的光纖連接器、光纖耦合器等連接。
光纖連接器。光纖連接器的核心部件就是插芯,插芯將兩根光纖的末端對齊,再通過光纖連接器其它機械部件將其固定在一起,允許數據在它們之間傳輸。光纖連接器有多種不同的型號,從外形結構來分,可以分為:FC、SC、LC、ST、MU型等;按照插針端面的形狀(平面、傾斜面)來分,則可分為PC、UPC和APC。
光纖適配器。光纖適配器也被稱為法蘭盤或光纖耦合器,主要用于連接光纖布線系統中的兩個光纖接頭(光纖連接器),通常裝配在各種適配器面板和機箱上。通常來說,若連接的兩個光纖接頭類型相同,則稱為光纖耦合器;若連接的光纖接頭類型不同,則稱之為光纖適配器。分為不帶法蘭和帶法蘭兩種類型,其中不帶法蘭的光纖適配器可直接卡在面板或者托盤等上面,而帶法蘭的則需要用螺絲固定。
光纖適配器同光纖接頭一樣,根據接頭結構不同有多種類型。下圖為不帶法蘭的ST接頭光纖適配器。
光纖貫通器及轉接盤。光纖貫通器及貫通器轉接盤是一種光學結構件,用于貫通密閉腔體內外的光路,能在完成密閉腔體抗壓密封的同時,確保腔體內外的雙向無損光通信。其實也是另一種形式的光纖適配器。
下圖即一種光纖貫通器轉接盤。在阿珂法提供的油浸式變壓器在線溫度監測解決方案中,即采用了該種光纖貫通器轉接盤。
既然說到光纖,就不得不提和它緊密聯系的光纖通信。光纖的發明直接引發了通信技術的革新,相比傳統的電纜通信,有著無法比擬的優點:通信容量大、傳輸距離遠、信號干擾小、難于竊聽等。
光纖通信系統主要由信號發送端、信號中繼端及信號接收端組成。
信號發送端設備主要有電端機、光發信機;電端機將模擬信號變為二進制數字電信號,光發信機將電信號轉變為調制光信號(脈沖信號)。調制的方法之一是,將有強弱變化的脈沖電信號輸入到光源上,光源隨著電壓的不同發出不同的光束,從而實現光束的光強度隨著電信號的變化而發生變化。調制好的光線即可通過光纖發送出去了。
信號中繼端主要由中繼器和光纖光纜組成,用于讓光信號傳遞更遠。中繼器的主要功能即時通過對數據信號的重新發送或者轉發,來擴大信號傳輸的距離。
信號接收端設備主要有光收信機和電端機;與發送端相反,接收端主要對接收到的光信號進行解調。光收信機將調制光信號照射到光敏元件上,調制光信號的強弱變化導致電信號的強弱變化;電端機則將解調的光信號還原成數字電信號。
光纖傳感系統中,同樣存在光電信號的調制與解調,當然,這中間加入了第三個參量,及傳感系統待測量的目標參量。光纖在光纖傳感技術的應用中,有時不僅作為信息傳輸的通道,經過特殊的處理、與特殊的組件結合,也能作為感應外界參量的探測體;本文不多贅述,感興趣的朋友可以回顧往期光纖測溫相關內容。