光纖傳輸基礎(chǔ)知識

1、光纖傳輸基礎(chǔ)知識光纖通信的優(yōu)點通信容量大中繼距離長不受電磁干擾資源豐富光纖重量輕、體積小光通信發(fā)展簡史2000多年前烽火臺燈光、旗語1880年光電話無線光通信1970年光纖通信1966年“光纖之父”高錕博士首次提出光纖通信的想法。1970年貝爾研究所林嚴雄在室溫下可連續(xù)工作的半導體激光器。1970年康寧公司的卡普隆(Kapron)作出損耗為20dB/km光纖。1977年芝加哥第一條45Mb/s的商用線路。電磁波譜通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介光的折射/反射和全反射因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光

2、的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。反射率分布：表征光學材料的一個重要參數(shù)是折射率，用N表示，真空中的光速C與材料中光速V之比就是材料的折射率。NC/V光纖通信用的石英玻璃的折射率約為1.5光通信的發(fā)展過程光的基本知識光纖結(jié)構(gòu)光纖裸纖一般分為三層：第一層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為9-10m，(單模）50或62.5（多模）。第二層：中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為12

3、5m）。第三層：最外是加強用的樹脂涂層。1)纖芯core：折射率較高，用來傳送光；2)包層coating：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；3)保護套jacket：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。3mm光纜   橘色       MM     多模            黃色       SM      單模光纖的尺寸外徑一般為125um(一根頭發(fā)平均100um)內(nèi)徑：單模9um  多模50

4、/62.5um數(shù)值孔徑入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對于光纖的對接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同光纖的種類按光在光纖中的傳輸模式可分為：多模（Multi-Mode） (簡稱：MM） 單模（Single-Mode）(簡稱：SM）多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5m），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。&

5、#160;單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10m），只能傳一種模式的光。實際上是階躍型光纖的種，只是纖芯徑很小，理論上只允許單一傳播途徑的直進光入射至光纖內(nèi)，并在纖芯內(nèi)作直線傳播。光纖脈沖幾乎沒有展寬。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。光纖的分類按材料分類：玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長，成本高；膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多，成本較低；塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價格很低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。按最佳傳輸

6、頻率窗口：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。色散位移型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。常用光纖規(guī)格光纖尺寸：1)單模纖芯直徑：9/125m，10/125m

7、2)包層外徑（2D）125m3)一次涂敷外徑250m4)尾纖：300m5)多模：50/125m，歐洲標準62.5/125m，美國標準6)工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140m， 200/230m 7)塑料：98/1000m，用于汽車控制光纖衰減造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對接等。本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。彎曲：光纖彎曲時部分光纖內(nèi)的光會因散射而損失掉，造成的損耗。擠壓：光纖受到擠壓時產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。對接：光纖對接時產(chǎn)生的損耗，如：

8、不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8m），端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。光纜的種類1)按敷設(shè)方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。2)按光纜結(jié)構(gòu)分有：束管式光纜，層絞式光纜，緊抱式光纜，帶式光纜，非金屬光纜和可分支光纜。3)按用途分有：長途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建筑物內(nèi)用光纜。光纜的接續(xù)與成端光纜的接續(xù)與成端是光纜線路維護人員必須掌握的基本技能。光纜的接續(xù)技術(shù)分類：1)光纖的接續(xù)技術(shù)和光纜的接續(xù)技術(shù)兩部分。2)光纜的成端類似光纜的接續(xù)，只不過由于接頭材料不同而操作該當也有所不同。光纖接續(xù)的種類光纜接續(xù)一般可分為兩大類：1)光纖的固

9、定接續(xù)（俗稱死接頭）。一般采用光纖熔接機；用于光纜直接頭。2)光纖的活動接頭（俗稱活接頭）。用能夠拆卸的連接器連接（俗稱活接頭）。用于光纖跳線、設(shè)備連接等地方由于光纖端面的不完整性和光纖端面壓力的不均勻性，一次放電熔接光纖的接頭損耗還比較大，現(xiàn)在采用二次放電熔接法。先對光纖端面預(yù)熱放電，給端面整形，去除灰塵和雜物，同時通過預(yù)熱使光纖端面壓力均勻。光纖連接損耗的監(jiān)測方法光纖連接損耗的監(jiān)測方法有三種：1、在熔接機上進行監(jiān)測。2、光源、光功率計監(jiān)測。3、OTDR測量法光纖接續(xù)的操作方法光纖接續(xù)操作一般分為：1、光纖端面的處理。2、光纖的接續(xù)安裝。3、光纖的熔接。4、光纖接頭的保護。5、余纖的盤留五個

10、步驟。通常整個光纜的接續(xù)按以下步驟進行：第一步：大量好長度，開剝光纜，除去光纜護套；第二步：清洗、去除光纜內(nèi)的石油填充膏。第三步：捆扎好光纖。第四步：檢查光纖心數(shù)，進行光纖對號，核對光纖色標是否有誤；第五步：加強心接續(xù)；第六步：各種輔助線對，包括公務(wù)線對、控制線對、屏蔽地線等接續(xù)（如果有上述線對。第七步：光纖的接續(xù)。第八步：光纖接頭保護處理；第九步：光纖余纖的盤庫留處理；第十步：完成光纜護套的接續(xù)；第十一步：光纜接頭的保護。光纖的損耗1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km1550 nm : 0.2 0.3dB/Km850 nm :  2.3 3.4 dB/Km光纖熔接點損耗

11、：0.08dB/點光纖熔接點 1點/2km常見光纖名詞1)衰減衰減：光在光纖中傳輸時的能量損耗單模光纖1310nm：0.40.6dB/km 1550nm：0.20.3dB/km塑料多模光纖300dB/km2)色散色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行進一段距離后造成的頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。模間色散：只發(fā)生在多模光纖，因為不同模式的光沿著不同的路徑傳輸。材料色散：不同波長的光行進速度不同。波導色散：發(fā)生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時，會以稍有不同的速度行進。在單模光纖中，通過改變光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)來改變光纖的色散非常重要。光纖類型G.652零色散點在1300nm左右G.653

12、零色散點在1550nm左右G.654負色散光纖G.655色散位移光纖全波光纖3)散射由于光線的基本結(jié)構(gòu)不完美，引起的光能量損失，此時光的傳輸不再具有很好的方向性。光纖系統(tǒng)基礎(chǔ)知識基本光纖系統(tǒng)的構(gòu)架及其功能介紹：1.發(fā)送單元：把電信號轉(zhuǎn)換成光信號；2.傳輸單元：載送光信號的介質(zhì)；3.接收單元：接收光信號并轉(zhuǎn)換成電信號；4.連接器件：連接光纖到光源、光檢測以及其它光纖。常用連接器類 耦合器（coupler）主要功能再分配光信號重要應(yīng)用在光纖網(wǎng)絡(luò)尤其是應(yīng)用在局域網(wǎng)在波分復用器件上應(yīng)用基本結(jié)構(gòu)耦合器是雙向無源器件基本形式有樹型、星型與耦合器對應(yīng)的有分路器（splitter）以圖形表示波分復用器WDMW

13、avelength Division Multiplexer在一條光纖中傳輸多個光信號，這些光信號頻率不同，顏色不同。波分復用器就是要把多個光信號耦合進同一根光纖中；解波分復用器就是從一根光纖中把多個光信號區(qū)分出來。波分復用器（圖例）發(fā)送單元接收單元放大器光纖數(shù)字通信數(shù)字系統(tǒng)中脈沖的定義：1.振幅：脈沖的高度在光纖系統(tǒng)中表示光功率能量。2.上升時間：脈沖從最大振幅的10%上升到90%所需要的時間。3.下降時間：脈沖從振幅的90%下降到10%所需要的時間。4.脈沖寬度：脈沖在50%振幅位置的寬度，用時間表示。5.周期：脈沖特定的時間，就是完成一個循環(huán)所需要的工作時間。6.消光比：1信號光功率于0

14、信號光功率的比值。光纖通信中常用單位的定義：1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin )Pout :輸出功率 ; Pin :輸入功率   2. dBm = 10 log10 ( P / 1mw)是通信工程中廣泛使用的單位；通常表示以1毫瓦為參考的光功率；example: 10dBm表示光功率等于100uw。3.  dBu = 10 log10 ( P / 1uw)     走波分、TDM 分別指得是什么？ 某根線要走波分或者TDM，按理說，這兩種方式應(yīng)該走的都是光纖吧，這兩種方式嘴重要的區(qū)別是什么？主要針對

15、追問回答下：    1、波分比TDM（如SDH、PTN、IP RAN等基于TDM開發(fā)運用的傳輸技術(shù)）最大的優(yōu)勢在于傳輸速率大很多。SDH的傳輸速率最大40G，PTN、IP RAN目前最大也就100G，但是波分復用WDM可以40*N（波道數(shù)），如國干網(wǎng)一般采用1600G的WDM。    究其原因：（1）SDH、PTN、IP RAN等TDM技術(shù)只利用1310nm或1550nm一個波長傳送光信號；而波分復用同時利用N個波長（目前比較成熟的可利用160個波）傳送光信號。（2）承載的信號速率不同，SDH主要承載2M，即將眾多2M復用成155M、622M、2.5G、10G、40G，PTN、IP RAN主要承載IP 業(yè)務(wù)，如將眾多FE100M、GE1000M復用成10GE、100GE；而波分復用WDM每個波道承載的是2.5G、10G、40G等SDH信號