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光纤电缆信号损耗、衰减和散射

 

多模和单模光纤电缆中的信号损耗

多模光纤的直径很大,使得光线能够在内部发生反射(从光纤壁弹回)。使用多模光纤的接口一般将 LED 用作光源。但是,LED 不是相干光源。它们将不同波长的光发射到多模光纤中,而多模光纤会以不同的角度反射这些光。光线沿锯齿形线路在多模光纤中前进,从而引起信号散射。当在光纤核心中穿行的光线到达光纤包层时,就会产生高阶模式损耗。与单模光纤相比,这些因素会共同限制多模光纤的传输距离。

单模光纤的直径过小,光线只能穿过一层在内部反射。使用单模光纤的接口将激光用作光源。激光会生成单一波长的光,它沿直线穿过单模光纤。与多模光纤相比,单模光纤具有更大的带宽,能够携带信号传播更长的距离,

超出最大传输距离将导致出现重大的信号损耗,从而引起不可靠的传输。

光纤电缆中的衰减和散射

光数据链路能否正确发挥作用取决于到达接收器的已调光是否有足够的功率来正确解调。衰减是指光信号在传输时功率减少。衰减是由无源介质组件(如电缆、电缆接头和连接器)所造成的。在多模和单模光纤传输中都会发生衰减,但在光纤中的衰减程度要明显低于其他介质。高效的光数据链路必须具有足够的光,用以克服衰减。

散射是指信号随时间的推移而发生扩散。以下两种类型的散射会影响光数据链路:

  • 色散 — 因光线速度的不同而导致信号随时间的推移而扩散。

  • 模态色散 — 因光纤传播模式的不同而导致信号随时间的推移而扩散。

对于多模传输而言,模态色散(而非色散或衰减)通常会限制最大比特率和链路长度。对于单模传输而言,模态色散则不是限制因素。但是,如果比特率较高,距离较长,色散(而非模态色散)会限制最大链路长度。

有效的光数据链路必须具有足够的光,以超过接收器在符合规格操作时所需的最小功率。此外,总散射必须小于 Telcordia Technologies 文档 GR-253-CORE(第 4.3 部分)和国际电信同盟 (ITU) 文档 G.957 中为相应链路类型所指定的限制。

当色散达到所允许的最大值时,其所造成的影响可视为功率预算中的功率损失。光功率预算必须考虑到组件衰减、功率损失(包括散射中的损失)以及意外损失安全范围。