[拼音]：guanglan

[外文]：optical fibre cable

传送光波的介质波导。 由单根或多根光导纤维(光纤)组合而成，用作光通信系统的传输介质。光导纤维是由同心的双层透明介质制成的一种纤维状细丝。所用介质一般为石英玻璃，也有用塑料、液芯和单材料的。两层介质的折射率不同，内层介质（称为纤芯）的折射率高于外层介质（称为包层）。介质的折射率可通过在石英玻璃等材料中掺锗、磷、氟、硼等杂质加以调节。

光缆与电信电缆相比有许多优点：

（1）通信容量大。一根外径10毫米左右的光缆可以传输成百万路电话或上万路电视，远远高于电信电缆。

（2）通信的保密性好，中继距离长。20世纪80年代中继站间距离已达100～200公里。

（3）通信的衰减低，80年代小衰减已达10-1～10-2分贝／公里。

（4）所用材料资源丰富（主要是石英），价格也随着发展而日趋低廉，可节省大量铜材。

（5）光缆通信不受高压输电线、雷电、外界电磁感应、电磁辐射、串话等干扰，又没有接地短路、接地点的电位差等造成的故障。此外，光缆对温度的敏感性较小。因此，光缆通信已成为现代信息传输的一种重要方式。

光缆的核心是光纤，其纤芯用光密介质制作，包层用光疏介质制作。光纤的外面包覆绝缘层和保护层（图1）。光缆按其结构可分为骨架型和绞合型。前者的特点是光纤直接置于骨架槽内，中心抗拉件承受拉力，骨架支承（图2a）；后者与传统电缆结构相似（图2b）。

光波在光纤中传输是基于光在两种介质界面发生全内反射的原理：当光从光密介质n1（纤芯）向光疏介质n2(包层)折射时，折射角α┡总大于入射角α。与α┡=90°相对应的入射角αC称为临界角。根据几何光学中的折射定理，当入射角α>αC时，光线不再进入光疏介质而全部反射回光密介质。设想图3a为一段放大的光导纤维的断面，纤芯的折射率为n1，包层的折射率为n2(n1>n2)。入射光线从折射率为n3的介质经A点进入纤芯后直射到纤芯与包层的分界面上。

当在分界面上的入射角大于时就产生全反射，即只要光线在A端的入射角不大于

光线就会在纤芯内连续不断地全反射，由A端传导到另一端（图3b）。n3sinαC通常称为光纤的数值孔径。

如果光纤弯曲得很厉害，导致某些光线在弯曲处的纤芯与包层分界面上的入射角小于临界角，相应的就会有光线透过分界面折射到包层而漏出，造成光能损耗。但只要弯曲处的曲率半径比纤维的断面半径大10倍以上，漏光就不很严重。

通信用光纤的芯径一般为数微米到100微米，外径多为 125微米。用于传送图像的光纤其直径一般为10～20微米，上万根这样的光纤严格排列成束，并使束两端的单根光纤一一对应，这样组成的光纤束（称传像束）就能把与束端面积相等的图像从一端传送到另一端。传像束的分辨率主要取决于单根光纤的直径 (d)和排列方式。正方形排列的传像束，极限分辨率为1/2d；六角形排列的传像束，极限分辨率为。

光缆除按结构分为骨架型和绞合型外，还可按其所用光纤分类。光纤可按使用材质分；可按纤芯折射率分；也可按传输光的模式分。按材质可分为石英光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层光纤和塑料光纤等，其中石英光纤以高纯SiO2玻璃制成，其频带宽、衰减低，是应用最广的光纤。按传光模式可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤只能传输一个基模，其典型直径为1～5微米。单模光纤的色散小，传输带宽大，是一种极有前途的材料。按纤芯折射率可分为突变型光纤和渐变型光纤。前者又称阶跃型光纤，其子午光线（和纤维轴相交的光线）的传输轨迹是锯齿形折线，斜光线（和纤维轴不相交的光线）的传输轨迹是围绕纤维轴的螺旋折线；后者又称梯度型光纤，其子午光线的传输轨迹是正弦曲线，斜光线的传输轨迹是围绕纤维轴的螺旋曲线。突变型光纤模间色散大，带宽只有几十兆赫·公里，常用做大纤芯光纤，用于短距离、小容量通信光缆。渐变型光纤模间色散小，带宽可达吉赫·公里数量级，可用于长距离通信。

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