光纤布线兵法之热点问题篇 （1）

　　1 什么是单模与多模光纤?他们的区别是什么?

　　单模与多模的概念是按传播模式将光纤分类──多模光纤与单模光纤传播模式概念。我们知道，光是一种频率极高(3×1014Hz)的电磁波，当它在光纤中传播时，根据波动光学、电磁场以及麦克斯韦式方程组求解等理论发现：

　　当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等(其中m、n=0、1、2、3、……)。

　　其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模。

　　1)多模光纤

　　当光纤的几何尺寸(主要是纤芯直径d1)远远大于光波波长时(约1μm)，光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式具有不同的传播速度与相位，导致长距离的传输之后会产生时延、光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散(又叫模间色散)。

　　模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。

　　多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。其纤芯直径约在50μm左右。

　　2)单模光纤

　　当光纤的几何尺寸(主要是芯径)可以与光波长相近时，如芯径d1 在5～10μm范围，光纤只允许一种模式(基模HE11)在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。

　　由于它只有一种模式传播，避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。因此，要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，通过公式计算得出，对于NA=0.12 的光纤要在λ=1.3μm以上实现单模传输时，光纤纤芯的半径应≤4.2μm，即其纤芯直径d1≤8.4μm。

　　由于单模光纤的纤芯直径非常细小，所以对其制造工艺提出了更苛刻的要求。

　　2 使用光纤有哪些优点?

　　1) 光纤的通频带很宽，理论可达30T。

　　2) 无中继支持长度可达几十到上百公里，铜线只有几百米。

　　3) 不受电磁场和电磁辐射的影响。

　　4) 重量轻，体积小。

　　5) 光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴等场所。

　　6) 使用环境温度范围宽。

　　7) 使用寿命长。

　　3 如何选择光缆?

　　光缆的选择除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的结构和外护套。

　　1) 户外用光缆直埋时，宜选用松套铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色PE外护套的松套光缆。

　　2) 建筑物内用的光缆在选用时应选用紧套光缆并注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型(Plenum)或可燃无毒的类型(LSZH)，暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟的类型(Riser)。

　　3) 楼内垂直或水平布缆时，可选用与建筑物内通用的紧套光缆、配线光缆或分支光缆时。

　　4) 根据网络应用和光缆应用参数选择单模和多模光缆，通常室内和短距离应用以多模光缆为主，室外和长距离应用以单模光缆为主。

　　4 在光纤的连接中，如何选择固定连接和活动连接的不同应用?

　　光纤的活动连接是通过光纤连接器实现的。光链路中的一个活动连接点就是一个明确的分割界面。在活动连接和固定连接的选择上，固定连接的优势体现在成本较低、光损耗较小，但灵活性较差，而活动连接与之相反。网络设计时需要根据整条链路情况，灵活选择活动和固定连接的使用，保证既有灵活性，又有稳定性，从而充分发挥各自的优势。活动连接界面是重要的测试、维护、变更的界面，活动连接比固定连接相对容易找到链路中的故障点，为故障器件的更换增加便捷性，从而提高系统维护性和减少维护成本。

　　5 光纤越来越接近用户终端，“光纤到桌面”的意义和系统设计时需要注意哪些因素?

　　“光纤到桌面”在水平子系统的应用中，和铜缆的关系是相辅相成不可或缺的。光纤有其特有的长处，比如传输距离远、传输稳定、不受电磁干扰的影响、支持带宽高、不会产生电磁泄露。这些特点使得光纤在一些特定的环境中发挥着铜缆不可替代的作用 ：

　　1) 当信息点传输距离大于100m时，如果选择使用铜缆。必须添加中继器或增加网络设备和弱电间，从而增加成本和故障隐患，使用光纤可以轻易地解决这一问题。

　　2) 在特定工作环境中(如工厂、医院、空调机房、电力机房等)存在着大量的电磁干扰源，光纤可以不受电磁干扰，在这些环境中的稳定运行。

　　3) 光纤不存在电磁泄漏，要检测光纤中传输的信号是非常困难的。在保密等级要求较高的地方(如军事、研发、审计、政府等行业)是很好的选择。

　　4) 对带宽的需求较高的环境，达到了1G以上，光纤是很好的选择。

　　光纤的应用正在从主干或机房逐渐延伸到桌面和住宅用户，这就意味着越来越多的不了解光纤特性的用户开始接触到光纤系统。所以设计光纤链路系统和选择产品时，应充分考虑系统当前和未来的应用需求，使用兼容的系统和产品，最大可能地便于维护和管理，适应千变万化的现场实际情况和用户安装需求等。