光纤电缆

2022-10-08 14:15:02 浏览:858

定义

包含一根或者多根光纤的电缆。光纤电缆是一种很灵活的电缆,包含一根或者多根光纤(甚至几百根)。由于存在保护层(由聚合物或者金属制备)用来防止过度弯曲和保护光纤不受外加应力的损害,光纤电缆比裸光纤更加坚固。另外,光纤电缆也保护玻璃光纤不受潮。

光纤电缆具有不同的结构:

  • 简单的涂层光纤(无涂层时称为裸光纤),其中单根玻璃光纤周围为聚合物涂层,直径通常为250 μm,即是光纤直径的二倍。有些光学装置中只需采用简单的防护措施即可。
  • 也可以采用紧包电缆,其中包含更厚的聚合物缓冲层(通常外面的直径为900 μm)用来保护光纤。缓冲层可以保护光纤抵抗弯曲效应,但是对拉伸没有太多影响。
  • 也可以将一个或多个紧包电缆捆扎在一起,得到更大的电缆结构提供附加的保护,例如,采用聚芳基酰胺线,一个开伞索和一个保护套(外壳,通常由PVC材料制作)。光纤还需放置在中心加强构件中。(当拉伸该光纤时,应该拉伸加强构件,而不是保护套。)有时将这种类型的光纤用在建筑物中的分布电缆里面。还有的称为分支电缆和扇出电缆,包含很多小的电缆,比分布电缆中单个光纤的强度更大;但是它们也比分布电缆更大和更加昂贵。有些光纤电缆甚至包含几百根玻璃光纤。
  • 将两个单工光纤电缆结合起来可以得到一个双芯电缆,例如可以在两个方向上的光纤中传输数据信号。
  • 带状电缆通常包含多根排列在一起的光纤(典型值为12),得到平坦的带状结构。多个带状结构可以上下排列。这种结构能得到很高的组装密度。
  • 还有的光学电缆是松套管式,其中一个或多个存在包层的光纤松散的排列在半刚性塑料管内(在空气或者防水凝胶中)。在松套管附近可以采用附加涂层(或者一些松套管),例如防水罩和保护套。结构为了提高机械强度还可能包含一个金属外罩。松套管电缆可以承担很大的拉伸,因为松套管包含一些比较长的光纤。这种保护措施可以满足户外使用。
  • 铠装光纤电缆包含附加的铠甲涂层来提供更多的保护。它们可以直接埋在地下或者架空铺设,或者室外管道中。
  • 潜艇电缆通常用于淡水或海水中。它们必须承担很大的机械应力,例如来自于船锚或者捕鱼装置。

对于室内电缆,防火安全非常重要,而室外电缆,则更看重防潮性和耐温性。特殊的航空/自承式电缆需要暴露在太阳光和强风中,因此具有很高的抗拉伸强度和坚固性,采用钢或聚芳基酰胺线。室外电缆通常能够满足室内电缆的要求,但是通常不用于室内由于需要防火保护。

具体制作光纤电缆的过程比较复杂,需要权衡强度,直径,重量,防火性,成本和其它相关性质之后进行优化。例如,其机械性质就会影响偏振模式色散。

光纤电缆的终端通常配备光纤连接器,可以简单的堵塞住光。但是,光纤连接器比电子连接器更加敏感,并且需要更加复杂的过程和装置来制备。

目前存在很多种类的光纤跳接线,其终端为标准的光纤连接器。

长距离电缆通常是将多个电缆连接一起,每一个长度为几千米。可以采用熔接得到稳定的连接。

光纤电缆
图1:几种不同的光纤耦合二极管激光器的图片,采用不同种类的光学电缆。

NEC的光学电缆分类

存在很多种类型的光学电缆,可以将它们采用多种分类方法进行分类。一种常见的分类方法是美国的国家电器规程(NEC)制定的分类标准:

  • OFC电缆是导电光学电缆,即电缆的强度结构包含金属(不能用于电子连接器中)。与之相反,OFN是指非导电的,完全绝缘的电缆。
  • 垂直布线电缆,标记中包含字母“R”(OFCR,OFNR),同于连接不同高度建筑物。它们经过优化不会在不同楼层之间蔓延火灾。
  • 充气电缆,标记中包含字母”P”(OFCP,OFNP),应用到通风环境中。当暴露在火中时,它们不会产生很多烟,通常应该具有阻烟效果。
  • 一般采用的电缆都用“G”标记,例如OFCG,OFNG。

以上的代码并没有体现包含光纤的光学性质,例如光纤可以是单模或者多模光纤,或者其它任何类型。

光纤电缆的应用

光纤电缆通常用在光纤通信中。很大的高强度电缆可以用于海岸和潜艇数据传输,通常距离为几千公里(采用光纤放大器)。更小的光纤跳线用于连接建筑物中的光纤数据链路中的各个部分。光纤电缆相比于电子数据电缆的基本优势是其很大的传输带宽和极低的损耗(尤其是1500nm波长区域),并且它还抗电磁干扰和绝缘。

目前,已经铺设了许多光纤电缆用于数据传输。因为在地下铺设光纤电缆比电子电缆更加便宜。相比于额外的后续地面工作,人们更倾向于采用从未使用过的光学电缆。

目前光纤电缆中存在很多暗光纤,即还未投入使用的光学。它们保留着为了今后使用。

在实验室和工业装置中,使用光纤电缆将光从光源传输到需要的地方非常方便,例如,在汽车工厂中从高功率光纤激光器将光传输到焊接机器人中,或者从一个光采样头传到测量装置中。

参考文献

[1] R. Paschotta, tutorial on “Passive Fiber Optics”

参阅:光纤、光纤光学、光纤连接器、光学通信

作          者: 泮桥成像光电商城

出          处: https://www.ipanqiao.com/entry/982

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