光通信基礎(chǔ)知識

光通信光的基本特性光的基本特性定義：光只是電磁波譜上的某一段頻譜。光是一種人類眼睛可以見的電磁波（可見光譜）。光是由一種稱為光子的基本粒子組成。具有粒子性與波動性，或稱為波粒二象性?！毒S基百科》特性：光是能量的一種傳播方式。光源所以發(fā)出光，是因為光源中原子的運(yùn)動。有三種方式：熱運(yùn)動、躍遷輻射或受激輻射。前者為生活中最常見的，比如電燈和火焰；后者多應(yīng)用于激光。通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空間波長（m）電力、電話無線電、電視微波紅外可見光雙鉸線同軸電纜光纖/無線激光衛(wèi)星/微波AM無線電FM無線電頻段劃分傳輸介質(zhì)光的物理特性直線傳輸：光是直線運(yùn)行的，也不需要任何介質(zhì)（在引力場的影響下，光的傳播路徑會發(fā)生偏折，最顯著的就是黑洞的影響）反射：光線遇另一介質(zhì)時入射光反回原介質(zhì)的情形折射：光從不同密度的介質(zhì)穿過時發(fā)生的偏折現(xiàn)象為折射全內(nèi)反射：全內(nèi)反射是光折射的一個特殊情況，當(dāng)光線由密度較高的介質(zhì)（光密）到密度較低的介質(zhì)（光疏）且入射角大于臨界時，即，則只有反射光線，沒有折射光線，這現(xiàn)象是為全內(nèi)反射，光纖就是應(yīng)用這現(xiàn)象來運(yùn)作反射折射反射與折射同時發(fā)生全反射視頻光通信中波段光源光纖，損耗標(biāo)志第一代850nmLEDMMF,3.6dB/km幾十Mbit/s,幾十km第二代1310nmLED,LDMMF,0.5dB/km140Mbit/s,20~50km第三代1310nmLED,LDSMF,0.5dB/km50km第四代1550nmLDSMF,0.2dB/km未來1550nmLDSMF,0.2dB/km相干光通信光端機(jī)結(jié)構(gòu)（光收發(fā)器）(三)光纜1光纖（1）光纖的物理結(jié)構(gòu)包層的外徑一般為125μm(一根頭發(fā)平均100μm)，在包層外面是5~40

m涂覆層，涂覆層的材料是環(huán)氧樹脂或硅橡膠。光纖的基本結(jié)構(gòu)分三種：62.5/125、50/125、9/125。常用的62.5/125μm多模光纖，纖芯外徑是62.5μm，加上包層后外徑是125μm。纖芯和包層是不可分離的，纖芯與包層合起來組成裸光纖。1光纖（2）光纖的分類從材料成分分類玻璃光纖：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。1光纖（2）光纖的分類②按傳輸模式分類

按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖

所謂“?！笔侵敢砸欢ń撬俣冗M(jìn)入光纖的一束光。單模光纖采用固體激光器作為光源，多模光纖則采用發(fā)光二極管作為光源。多模光纖允許多束光在光纖中同時傳播，從而形成模分散，模分散技術(shù)限制了多模光纖的帶寬和距離，因此，多模光纖的芯線粗、傳輸速度低、距離短、整體的傳輸性能差，但其成本比較低，一般用于建筑物內(nèi)或地理位置相鄰的環(huán)境。單模光纖只能允許一束光傳播，所以單模光纖沒有模分散特性，因而，單模光纖的纖芯相應(yīng)較細(xì)、傳輸頻帶寬、容量大、傳輸距離長，但因其需要激光源，故成本較高，通常在建筑物之間或地域分散時使用。1光纖（2）光纖的分類②按傳輸模式分類

單模光纖（SingleModeFiber，SMF）的纖芯直徑很小，在給定的工作波長上只能以單一模式傳輸，傳輸頻帶寬且傳輸容量大。光信號可以沿著光纖的軸向傳播，因此光信號的損耗很小，離散也很小，傳播的距離較遠(yuǎn)。單模光纖PMD規(guī)范建議芯徑為8～10μm，包層直徑為125μm。在導(dǎo)入波長上分單模1?310?nm和1?550nm（常用）。多模光纖（MultiModeFiber，MMF）是在給定的工作波長上，能以多個模式同時傳輸?shù)墓饫w。多模光纖的纖芯直徑一般為50～200μm，而包層直徑的變化范圍為125～230μm。國內(nèi)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般采用的纖芯直徑為62.5μm，包層為125μm，也就是通常所說的62.5μm。與單模光纖相比，多模光纖的傳輸性能較差。在導(dǎo)入波長上多模850?nm和1?300?nm（常用）。1光纖（2）光纖的分類②按傳輸模式分類

單模光纖和多模光纖的特性比較比較項目單模光纖多模光纖速度高速度低速度距離長距離短距離成本成本高成本低其他性能窄芯線，需要激光源，聚光好，耗散極小，高效寬芯線，耗散大，低效1光纖（3）光纖通信系統(tǒng)組成

1光纖（2）光纖的分類

③按工作波長分

光纖傳輸?shù)氖枪獠ā９獾牟ㄩL范圍為：可見光部分波長為390--760nm(毫微米),大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖通信中應(yīng)用的紅外光。按光纖的工作波長分類，有短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。多模光纖的工作波長為短波長850nm和長波長1300nm，單模光纖的工作波長為長波長1310nm和超長波長1550nm。2光纜光纖傳輸系統(tǒng)中直接使用的是光纜而不是光纖。光纖最外面常有100μm厚的緩沖層或套塑層，套塑層的材料大都采用尼龍、聚乙烯或聚丙烯等塑料。套塑后的光纖（稱為芯線）還不能在工程中使用，必須把若干根光纖疏松地置于特制的塑料綁帶或鋁皮內(nèi)，再被涂覆塑料或用鋼帶鎧裝，加上外護(hù)套后才成光纜。光纜中有1根光纖（單芯）、2根光纖（雙芯）、4根光纖、6根光纖、甚至更多光纖的（48根光纖、1000根光纖等），一般單芯光纜和雙芯光纜用于光纖跳線，多芯光纜用于室內(nèi)室外的綜合布線。緩沖層有松緩沖層（loosetube）和緊緩沖層兩種2光纜單芯光纜結(jié)構(gòu)圖多芯光纜結(jié)構(gòu)圖

（1）室內(nèi)光纜室內(nèi)緊護(hù)套型光纜（1）室內(nèi)光纜室內(nèi)/外鎧裝光纜（2）室外光纜①室外松護(hù)套全干式光纜②室外松套管充油式光纜(凝膠填充緩沖護(hù)套）（2）室外光纜③室外中心套管光纜（四）光纖連接器件1光纖配線設(shè)備光纖配線設(shè)備是光纜與光通信設(shè)備之間的配線連接設(shè)備，用于光纖通信系統(tǒng)中光纜的成端和分配，可方便地實現(xiàn)光纖線路的熔接、跳線、分配和調(diào)度等功能。光纖配線設(shè)備有機(jī)架式光纖配線架、掛墻式光纖配線盒、光纖接續(xù)盒和光纖配線箱等類型，可根據(jù)光纖數(shù)量和用途加以選擇公安業(yè)務(wù)常用光通信拓?fù)涫彝饨K端傳輸光路由及匯接室內(nèi)光終端室內(nèi)配線（四）光纖連接器件1室外終端配線盒壁掛式室內(nèi)箱機(jī)架式室內(nèi)箱（四）光纖連接器件1光纖接繼光纖接續(xù)盒1光纖接繼分光器(PON)（四）光纖連接器件1光纖接繼光纖跳接箱（四）光纖連接器件1室內(nèi)光纖配線設(shè)備

大型光纖配線箱

光銅合一配線架1室內(nèi)光纖配線設(shè)備機(jī)架式ODF2光纖連接器（FiberConnector）光纖連接器按連接頭結(jié)構(gòu)可分為：SC、ST、FC、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種型式；按光纖端面形狀分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC型；按光纖芯數(shù)分還有單芯、多芯（如MT-RJ）型光纖連接器之分傳統(tǒng)主流的光纖連接器品種是SC型（直插式）和ST型（卡扣式）、FC型（螺紋連接式）3種小型化（SFF）光纖連接器是滿足用戶對連接器小型化、高密度連接的使用要求而開發(fā)出來的。它占有的空間只相當(dāng)傳統(tǒng)ST和SC連接器的一半SFF光纖連接器有四種類型：美國朗訊公司開發(fā)的LC型連接器、日本NTT公司開發(fā)的MU型連接器、美國TycoElectronics和Siecor公司聯(lián)合開發(fā)的MT-RJ型連接器、3M公