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光纤是怎么诞生的
现在的布线和网络使用了大量的光纤，我一直在想光纤是怎么诞生的呢？最近我一直在查这方面的资料，今天终于看到了相关的资料，现在拿来和大家分享，让我们永远记住他们的名字：高锟（英藉华人）、美国贝尔研究所、美国康宁玻璃公司的马瑞尔、卡普隆、凯克。下面是相关的资料：
人类从未放弃过对理想光传输介质的寻找，经过不懈的努力，人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传光。这种玻璃丝叫做光学纤维，简称“光纤”。人们用它制造了在医疗上用的内窥镜，例如做成胃镜，可以观察到距离一米左右的体内情况。但是它的衰减损耗很大，只能传送很短的距离。光的损耗程度是用每千米的分贝为单位来衡量的。直到20世纪60年代，最好的玻璃纤维的衰减损耗仍在每公里1000分贝以上。每公里1000分贝的损耗是什么概念呢？每公里10分贝损耗就是输入的信号传送1公里后只剩下了十分之一，20分贝就表示只剩下百分之一，30分贝是指只剩千分之一……1000分贝的含意就是只剩下亿百分之一，是无论如何也不可能用于通信的。因此，当时有很多科学家和发明家认为用玻璃纤维通信希望渺茫，失去了信心，放弃了光纤通信的研究。
激光器和光纤的发明，使人们看到了光通信的曙光。而要实现光纤通信，还需要在激光器和光纤的性能上有重大的突破。但是在这两方面的突破遇到了许多困难，尤其是光纤的损耗要达到可用于通信的要求，从每千米损耗1000分贝降低到20分贝似乎不太可能，以致很多科学家对实现光纤通信失去了信心。就在这种情况下，出生于上海的英藉华人高锟（K.C.Kao）博士(光纤之父)，通过在英国标准电信实验室所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。1966年7月，高锟就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因，大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。这篇论文使许多国家的科学家受到鼓舞，加强了为实现低损耗光纤而努力的信心。
世界上第一根低损耗的石英光纤- 1970年，美国康宁玻璃公司的三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克成功地制成了传输损耗每千米只有20分贝的光纤。这是什么概念呢？用它和玻璃的透明程度比较，光透过玻璃功率损耗一半（相当于3分贝）的长度分别是：普通玻璃为几厘米、高级光学玻璃最多也只有几米，而通过每千米损耗为20分贝的光纤的长度可达150米。这就是说，光纤的透明程度已经比玻璃高出了几百倍！在当时，制成损耗如此之低的光纤可以说是惊人之举，这标志着光纤用于通信有了现实的可能性。
1970年激光器和低损耗光纤这两项关键技术的重大突破，使光纤通信开始从理想变成可能，这立即引起了各国电信科技人员的重视，他们竞相进行研究和实验。1974年美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作法- CVD法（汽相沉积法），使光纤损耗降低到1分贝／公里；1977年，贝尔研究所和日本电报电话公司几乎同时研制成功寿命达100万小时（实用中10年左右）的半导体激光器，从而有了真正实用的激光器。1977年，世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为45Mb／s。
进入实用阶段以后，光纤通信的应用发展极为迅速，应用的光纤通信系统已经多次更新
换代。70年代的光纤通信系统主要是用多模光纤，应用光纤的短波长（850纳米）波段，（1纳米=1000兆分之一米，即米）。80年代以后逐渐改用长波长（1310纳米），光纤逐渐采用单模光纤，到90年代初，通信容量扩大了50倍，达到2.5Gb／s。进入90年代以后，传输波长又从1310纳米转向更长的1550纳米波长，并且开始使用光纤放大器、波分复用（WDM）技术等新技术。通信容量和中继距离继续成倍增长。广泛地应用于市内电话中继和长途通信干线，成为通信线路的骨干。
光纤分类
光纤的种类很多，分类方法也是各种各样的。
从材料角度分
按照制造光纤所用的材料分类，有石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。
塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）制成的。它的特点是制造成本低廉，相对来说芯径较大，与光源的耦合效率高，耦合进光纤的光功率大，使用方便。但由于损耗较大，带宽较小，这种光纤只适用于短距离低速率通信，如短距离计算机网链路、船舶内通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纤。
按传输模式分
按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。
多模光纤的纤芯直径为50~62.5μm，包层外直径125μm，单模光纤的纤芯直径为8.3μm，包层外直径125μm。光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长1.31μm和1.55μm。光纤损耗一般是随波长加长而减小，0.85μm的损耗为2.5dB/km,1.31μm的损耗为0.35dB/km，1.55μm的损耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长1.65μm以上的损耗趋向加大。由于OHˉ的吸收作用，0.90~1.30μm和1.34~1.52μm范围内都有损耗高峰，这两个范围未能充分利用。80年代起，倾向于多用单模光纤，而且先用长波长1.31μm。
多模光纤
多模光纤(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。
单模光纤
单模光纤(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31μm波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31μm处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。
最佳传输窗口为依据
按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。
常规型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300μm。
色散位移型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm 和1550μm。
我们知道单模光纤没有模式色散所以具有很高的带宽，那么如果让单模光纤工作在1.55μm波长区，不就可以实现高带宽、低损耗传输了吗？但是实际上并不是这么简单。常规单模光纤在1.31μm处的色散比在1.55μm处色散小得多。这种光纤如工作在1.55μm 波长区，虽然损耗较低，但由于色散较大，仍会给高速光通信系统造成严重影响。因此，这种光纤仍然不是理想的传输媒介。
为了使光纤较好地工作在1.55μm处，人们设计出一种新的光纤，叫做色散位移光纤（DSF）。这种光纤可以对色散进行补偿，使光纤的零色散点从1.31μm处移到1.55μm附近。这种光纤又称为1.55μm零色散单模光纤，代号为G653。
G653光纤是单信道、超高速传输的极好的传输媒介。现在这种光纤已用于通信干线网，特别是用于海缆通信类的超高速率、长中继距离的光纤通信系统中。
色散位移光纤虽然用于单信道、超高速传输是很理想的传输媒介，但当它用于波分复用多信道传输时，又会由于光纤的非线性效应而对传输的信号产生干扰。特别是在色散为零的波长附近，干扰尤为严重。为此，人们又研制了一种非零色散位移光纤即G655光纤，将光纤的零色散点移到1.55μm 工作区以外的1.60μm以后或在1.53μm以前，但在1.55μm 波长区内仍保持很低的色散。这种非零色散位移光纤不仅可用于现在的单信道、超高速传输，而且还可适应于将来用波分复用来扩容，是一种既满足当前需要，又兼顾将来发展的理想传输媒介。
还有一种单模光纤是色散平坦型单模光纤。这种光纤在1.31μm到1.55μm整个波段上的色散都很平坦，接近于零。但是这种光纤的损耗难以降低，体现不出色散降低带来的优点，所以目前尚未进入实用化阶段。
按折射率分布分
按折射率分布情况分：阶跃型和渐变型光纤。
阶跃型：光纤的纤芯折射率高于包层折射率，使得输入的光能在纤芯一包层交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤纤芯的折射率是均匀的，包层的折射率稍低一些。光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的，只有一个台阶，所以称为阶跃型折射率多模光纤，简称阶跃光纤，也称突变光纤。这种光纤的传输模式很多，各种模式的传输路径不一样，经传输后到达终点的时间也不相同，因而产生时延差，使光脉冲受到展宽。所以这种光纤的模间色散高，传输频带不宽，传输速率不能太高，用于通信不够理想，只适用于短途低速通讯，比如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。这是研究开发较早的一种光纤，现在已逐渐被淘汰了。
为了解决阶跃光纤存在的弊端，人们又研制、开发了渐变折射率多模光纤，简称渐变光纤。
渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高次模的光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。渐变光纤的包层折射率分布与阶跃光纤一样，为均匀的。渐变光纤的纤芯折
射率中心最大，沿纤芯半径方向逐渐减小。由于高次模和低次模的光线分别在不同的折射率层界面上按折射定律产生折射，进入低折射率层中去，因此，光的行进方向与光纤轴方向所形成的角度将逐渐变小。同样的过程不断发生，直至光在某一折射率层产生全反射，使光改变方向，朝中心较高的折射率层行进。这时，光的行进方向与光纤轴方向所构成的角度，在各折射率层中每折射一次，其值就增大一次，最后达到中心折射率最大的地方。在这以后。和上述完全相同的过程不断重复进行，由此实现了光波的传输。可以看出，光在渐变光纤中会自觉地进行调整，从而最终到达目的地，这叫做自聚焦。
按工作波长分
按光纤的工作波长分类，有短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。
常用光纤规格
单模： 8/125μm， 9/125μm， 10/125μm
多模： 50/125μm 欧洲标准 62.5/125μm 美国标准
工业，医疗和低速网络： 100/140μm， 200/230μm
塑料光纤： 98/1000μm 用于汽车控制。
光纤制造
目前通信中所用的光纤一般是石英光纤。石英的化学名称叫二氧化硅（SiO2），它和我们日常用来建房子所用的砂子的主要成分是相同的。但是普通的石英材料制成的光纤是不能用于通信的。通信光纤必须由纯度极高的材料组成；不过，在主体材料里掺入微量的掺杂剂，可以使纤芯和包层的折射率略有不同，这是有利于通信的。
制造光纤的方法很多，目前主要有：
●管内CVD（化学汽相沉积）法
●棒内CVD法
●PCVD（等离子体化学汽相沉积）法
●VAD（轴向汽相沉积）法。
但不论用哪一种方法，都要先在高温下做成预制棒，然后在高温炉中加温软化，拉成长丝，再进行涂覆、套塑，成为光纤芯线。光纤的制造要求每道工序都要相当精密，由计算机控制。在制造光纤的过程中，要注意：
①光纤原材料的纯度必须很高。
②必须防止杂质污染，以及气泡混入光纤。
③要正确控制折射率的分布；
④正确控制光纤的结构尺寸；
⑤尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光纤机械强度。
光缆的优点
光导纤维是一种传输光束的细微而柔韧的媒质。光导纤维电缆由一捆光纤组成,简称为光缆。光缆是数据传输中最有效的一种传输介质，它的优点和光纤的优点类似，主要有以下几个方面：
(1)频带较宽。
(2)电磁绝缘性能好。光纤电缆中传输的是光束，由于光束不受外界电磁干扰与影响，而且
本身也不向外辐射信号，因此它适用于长距离的信息传输以及要求高度安全的场合。当然，抽头困难是它固有的难题，因为割开的光缆需要再生和重发信号。
(3)衰减较小。可以说在较长距离和范围内信号是一个常数。
(4)中继器的间隔较大，因此可以减少整个通道中继器的数目，可降低成本。根据贝尔实验
室的测试，当数据的传输速率为420Mbps且距离为119公里无中继器时，其误码率为,传输质量很好。而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。
如何安装
在使用光缆互联多个小型机的应用中，必须考虑光纤的单向特性，如果要进行双向通信，那么就应使用双股光纤。由于要对不同频率的光进行多路传输和多路选择，因此在通信器件市场上又出现了光学多路转换器。
在普通计算机网络中安装光缆是从用户设备开始的。因为光缆只能单向传输。为了实现双向通信，光缆就必需成对出现，一个用于输入，一个用于输出。光缆两端接光学接口器。
安装光缆需格外谨慎。连接每条光缆时都要磨光端头，通过电烧烤或化学环氯工艺与光学接口连在一起，确保光通道不被阻塞。光纤不能拉得太紧，也不能形成直角。
常用光缆
光纤的类型由模材料(玻璃或塑料纤维)及芯和外层尺寸决定，芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用的光缆有：
?·8.3μm 芯、125μm外层、单模。
?·62.5μm 芯、125μm外层、多模。
?·50μm芯、125μm外层、多模。
?·100μm芯、140μm外层、多模。
敷设方式
通信光缆自70年代开始应用以来，现在已经发展成为长途干线、市内电话中继、水底和海底通信以及局域网、专用网等有线传输的骨干，并且已开始向用户接入网发展，由光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）等向光纤到户（FTTH）发展。针对各种应用和环境条件等，通信光缆有架空、直埋、管道、水底、室内等敷设方式。
架空光缆
架空光缆是架挂在电杆上使用的光缆。这种敷设方式可以利用原有的架空明线杆路，节省建设费用、缩短建设周期。架空光缆挂设在电杆上，要求能适应各种自然环境。架空光缆易受台风、冰凌、洪水等自然灾害的威胁，也容易受到外力影响和本身机械强度减弱等影响，因此架空光缆的故障率高于直埋和管道式的光纤光缆。一般用于长途二级或二级以下的线路，适用于专用网光缆线路或某些局部特殊地段。
架空光缆的敷设方法有两种：
1.吊线式：先用吊线紧固在电杆上，然后用挂钩将光缆悬挂在吊线上，光缆的负荷由吊线
承载。
2.自承式：用一种自承式结构的光缆，光缆呈“8”字型，上部为自承线，光缆的负荷由
自承线承载。
直埋光缆
这种光缆外部有钢带或钢丝的铠装，直接埋设在地下，要求有抵抗外界机械损伤的性能和防止土壤腐蚀的性能。要根据不同的使用环境和条件选用不同的护层结构，例如在有虫鼠
害的地区，要选用有防虫鼠咬啮的护层的光缆。
根据土质和环境的不同，光缆埋入地下的深度一般在0.8m至1.2m之间。在敷设时，还必须注意保持光纤应变要在允许的限度内。
管道光缆
管道敷设一般是在城市地区，管道敷设的环境比较好，因此对光缆护层没有特殊要求，无需铠装。
管道敷设前必须选下敷设段的长度和接续点的位置。敷设时可以采用机械旁引或人工牵引。一次牵引的牵引力不要超过光缆的允许张力。
制作管道的材料可根据地理选用混凝土、石棉水泥、钢管、塑料管等。
水底光缆
水底光缆是敷设于水底穿越河流、湖泊和滩岸等处的光缆。这种光缆的敷设环境比管道敷设、直埋敷设的条件差得多。水底光缆必须采用钢丝或钢带铠装的结构，护层的结构要根据河流的水文地质情况综合考虑。例如在石质土壤、冲刷性强的季节性河床，光缆遭受磨损、拉力大的情况，不仅需要粗钢丝做铠装，甚至要用双层的铠装。施工的方法也要根据河宽、水深、流速、河床、流速、河床土质等情况进行选定。
水底光缆的敷设环境条件比直埋光缆严竣得多，修复故障的技术和措施也困难得多，所以对水度光缆的可靠性要求也比直埋光缆高。
海底光缆也是水底电缆，但是敷设环境条件比一般水底光缆更加严竣，要求更高，对海底光缆系统及其元器件的使用寿命要求在25年以上。
海底光缆：结构与发展
1988年，在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆（TAT-8）系统，全长6700公里。这条光缆含有3对光纤，每对的传输速率为280Mb／s，中继站距离为67公里。这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆，标志着海底光缆时代的到来。1989年，跨越太平洋的海底光缆（全长13200公里）也建设成功，从此，海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆，远洋洲际间不再敷设海底电缆。
光纤的传输容量大，中继站间的距离长，适用于海底长距离的通信。用于海底光缆的光纤比陆地光缆所用的光纤有更高的要求；要求低损耗、高强度、制造长度长，光缆的中继距离长，一般都在50公里以上，在光纤的传输性能方面要求在25年以内不会变化。在海底光缆的结构方面：要求能经受强大的压力和拉力，特别是深海光缆（敷设在水深1000米以上海底的光缆），在敷设和维修作业中除了光缆本身的重量外，还要加上海浪加到光缆上的动态应力，在如此大的负荷条件下，光缆的应变要限制在0.7～0.8％之内；海底光缆的结构要求坚固、材料轻，但不能用轻金属铝，因为铝和海水会发生电化学反应而产生氢气，氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中，使光纤的损耗变大。因此海底光缆既要防止内部产生氢气，同时还要防止氢气从外部渗入光缆。为此，在90年代初期，研制开发出一种涂碳或涂钛层的光纤，能阻止氢的渗透和防止化学腐蚀。光纤接头也要求是高强度的，要求接续保持原有光纤的强度和原有光纤的表面不受损伤。
按照上述要求和特点，海底光缆的基本结构是将经过一次或两次涂层处理后的光纤螺旋地绕包在中心加强构件（用钢丝制成）的周围。光纤设在螺旋形的U形槽塑料骨架中，槽内填满油膏或弹性塑料体形成纤芯。纤芯周围用高强度的钢丝绕包，在绕包过程中要把所有缝隙都用防水材料填满，再在钢丝周围绕包一层铜带并焊接搭缝，使钢丝和铜管形成一个抗压和抗拉的联合体，这个铜管还是传送远供电流的导体。在钢丝和铜管的外面还要再加一层聚乙烯护套。这样严密多层的结构是为了保护光纤、防止断裂以及防止海水的侵入，同时也是为了在敷设和回收修理时可以承受巨大的张力和压力。
即使是如此严密的防护，在80年代末还是发现过深海光缆的聚乙烯绝缘体被鲨鱼咬坏造成供电故障的实例。海缆系统的远程供电十分重要，海底电缆沿线的中继器，要靠登陆局远程供电工作。海底光缆用的数字中继器功能多，比海底电缆的模拟中继器的用电量要大好几倍，供电要求有很高的可靠性，不能中断。因此在有鲨鱼出没的地区，在海底光缆的外面还要加上钢带绕包两层和再加一层聚乙烯外护套。
进入90年代，海底光缆已经和卫星通信成为当代洲际通信的主要手段。我国自1989年开始到1998年底已经先后参与了18条国际海底光缆的建设与投资。其中第一个在中国登陆的国际海底光缆系统是1993年12月建成的中国——小日本（C-J）海底光缆系统。1996年2月中韩海底光缆建成开通，分别在我国青岛和韩国泰安登陆，全长549公里；1997年11月，我国参与建设的全球海底光缆系统（FLAG）建成并投入运营，这是第一条在我国登陆的洲际光缆系统，分别在英国、埃及、印度、泰国、日本等12个国家和地区登陆，全长27000多公里，其中中国段为622公里；由中国电信和新加坡等地的电信公司共同发起的亚欧海底光缆系统，延伸段正在建设，该系统连接亚洲、欧洲和大洋洲，在33个国家和地区登陆，全长达38000公里，是世界上最长的海底光缆，采用先进的8波长波分复用技术，主干路由的设计容量高达40Gb／s，将在我国上海、汕头两地登陆，预计1999年底建成开通。
海底光缆承担的洲际通信业务量逐年上升，已经超过了卫星通信的业务量，成为现代洲际通信的主力。
最细的光纤
英国巴斯大学的物理学家们研究出世界上最细的用于通讯的光缆。每根光缆长为10公里，每个结仅有0.00000001毫米粗。
塑料光纤
很早以前人们就考虑过用塑料来制造光纤，但是由于塑料光纤的衰减太大、带宽太窄而没有考虑用于通信。近年来，通过日本、美国和欧洲一些国家的研究开发，降低了塑料光纤的衰减、增大了带宽，使它用于短距离的接入网成为可能。
塑料光纤最主要的优点是成本低、易于加工、重量轻、可挠性好、芯径和数值孔径都比较大，耦合效率较高，对施工和维护都比较方便。目前，塑料光纤大都用在短波长，GI结构。据报道，日本和美国研制出的塑料光纤在100m上可以达到吉比特级。目前其市场正逐步上升，年增长率约为20％，这很值得注意。
神鹰之目- 导弹制导
用光纤制导导弹有些人可能迷惑不解。光纤细如蛛丝，高速飞行的导弹会不会拉断光纤呢？这的确是光纤制导中的一个关键问题。一般市场上出售的光纤的抗拉强度，远不能满足光纤制导的要求。而光纤制导用的光纤，是经过特殊加工的。这种光纤的外径只有300微米左右，可承受巨大的拉力，足以满足光纤制导的要求。
光纤制导就如同放风筝一样，制导导弹可从车辆和直升飞机上发射。操纵人员通过屏幕显示器观察导弹寻的器传来的信号，有如随同导弹一起飞向目标，当然其命中精度要高得多。导弹向前飞行时，从弹体内拉出一根细光纤。操纵手通过这根光纤向导弹发出控制指令。导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标，直到击中为止。那么，光纤制导的导弹为什么能跟踪目标呢？原来这种导弹除了装有发动机、战斗部分和控制系统外，还在导弹头部安装“成像式寻的器”，如电视摄像机、红外线成像传感器等。它们起到眼睛的作用。实际上，导弹并不是瞄准目标发射，而是垂直发射的。当导弹飞到一定高度，寻的器“看”到地面情况，先将地物反射的光变换成电信号，再把电信号转变成一定波长的光信号，通过光纤下行传回发射装置，并在显示器上显示出图像来。操纵手根据显示的图像选择目标，发出指令并通过光纤上传送给导弹，将导弹导引到目标上。
这根纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输光信号的作用。那么，上行和下行的光信号能否产生干扰呢？如果上行和下行的光信号采用同一波长的光，肯定会产生干扰的。但是光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的波长为850纳米的红外激光，而上行光信号是铟镓砷磷发光二级管发射的波长为1.06微米的红外光，由于这两束光的波长不同，所以在光纤中传播不会产生互相干扰，并且可以通过光纤两端的双向耦合器把两者分开。
光纤制导技术，由于光信号在光纤中传播，所以不受大气的影响，抗干扰的能力强，精度也高，由于光纤制导使用单根光纤，而红外有线制导使用两根导线，所以又具有体积小、重量轻的特点。这些优点使光纤制导具有广阔的发展前景。
白衣天使的新搭档
光纤在医学上的应用自然首推胃镜了。
自1869年德国医生库什莫尔（Kussmaul）首先制成第一台胃镜以来，胃镜经历了100多年的历史。由硬式而至半曲，由金属而至光学纤维胃镜。纤维胃镜的普及确定是30年来胃肠病学领域划时代的进展，纤细而可屈的镜身，灵活的操纵部，日益变广的视角，越来越大的弯曲度使食道、胃、十二指肠粘膜在胃镜视野内暴露无遗，从而使消化科医师对胃粘膜病变识别有如皮肤科医师对皮损的观察，清晰、形象而逼真，胃镜检查等于给医生装上了可深入病人体内的“望远镜”。对于一个熟练的操作者，也不再存在盲区。因此，胃镜对临床诊断及随访观察都提供了最佳的工具。加上闭路电视及录像装置的配备，使图像再现十分方便，使用胃镜可以准确而高效地诊断各种食道、胃、十二指肠疾病。
塑料光纤及塑料光纤网络的短距离通信的优势、塑料光纤的研究进程及标准化以及应用展望
一、引言
我们知道，在长距离通信中光纤早已唱起了主角，而在短距离如家庭内、交通工具内、办公大楼及办公室内的通信和多媒体传输中光纤的运用目前却还很少。但随着INTENRET数据通信、视频点播、可视电话、电视会议等多媒体业务的迅速扩大，对物理网络的宽带化、高速化提出了更高的要求，使光纤到户和光纤到桌面的传输网络逐步取代现有的光电混合形式成为最理想的传输网络，为用户提供宽带高速的信息服务，从而推动了全光交换技术的不断发展。在全光交换网络中，为用户提供宽带高速的信息服务，从而推动了全光交换技术的不断发展。在全光交换网络中，石英光纤来说，传输带宽和电磁兼容完全能满足使用要求，且网络技术很成熟，便熔接及器件成本高使其作为接入媒介主力受到限制。而塑料光纤在高速短距离通信传输中成本也对称电缆相当，在100米范围内传输带宽可达数GHz，且易连接，可挠性好、易于弯曲等优势，尽管目前其系统性能还处于研究或应用初期阶段，但它在未来短距离通信中所担当的角色是不可忽视，它在价格及性能上的优势，使其在网络全光化中入户接入方面的应用具有广泛的前景。
二、塑料光纤及塑料光纤网络的优势
目前室内短距离信息传输媒介或技术主要有以下几种：
1、以基于铜导体的对绞线的同轴电缆
这一种使用成本低且满足现实需求而使用最多，但若满足用户将来对带宽和速率的
更高要求，需要为克服电磁干扰、信息保密、扩大带宽、提高传输速率、保证传输
距离等投入很高的研究资金，使用成本也因使用昂贵复杂的电子装置而变得很高，综合竞争力降低。
2、单模和多模石英光纤
该种技术比较成熟，但石英光纤芯径很细（-10μm）导致连接困难而成本较高，光
电子器件技术要求高、价格昂贵，其易脆断和弯曲损耗限制其在狭窄空间中安装使
用。
3、红外及短距离移动通信等无线技术
此种技术在目前比较热闹门，世界各国对移动通讯的技术研究投入很大，技术也日
新月异，相关产品更新换代速度很快，但当数据无线传输技术应用于象室内、交通
工具内这样的短距离通讯时其使用成本就比较高，且电磁干扰问题、环境影响问题、传输带宽和速率问题，或为解决这些问题所必须的高研究成本和昂贵的使用设备投
入等将会是其在短距离通信中应用的主要障碍。从现实实用和技术研究发展趋势
看，要克服铜导体和无线传输技术的缺陷，POF是实现短距离高速传输的优先选择
目标。
塑料光纤（POF）与石英光纤相比，具有以下优点：
●模量低，芯径大（0.3-1.0mm），接续时可使用简单的POF连接器，即使是光
纤接续中心对准产生30μm的偏差也不会影响耦合损耗；
●数值孔径大（NA0.5左右），受光角θA可达60°，而石英光纤只有16°，可用
便宜的LED，并且耦合效率高；
●挠曲性好，易于加工和使用；
●在可见光区有低损耗窗口；
●重量轻；
●成本及加工费用低。
POF网络在局域网系统中与其它传输介质相比，具有明显的优点：
●POF对电磁干扰不敏感，也不发生辐射，不同数据速率下的衰减恒定，误码
率可预测，能在电噪声环境中使用；
●其尺寸较长，可降低接头设计中公差控制的要求，故成网成本较低等。
现将POF与目前成本低、室内接入使用最流行的铜介质作比较：
目前SI型POF的使用成本与UTP-5电缆的相当，但传输性能和环境适当性比电缆好得多；同轴电缆的传输性能比较好，但使用距离最大90米，电缆外径大，也不易弯曲，影响安装使用，与之配套的电子设备和连接器件价格昂贵。
随着POF制造技术和原材料制备技术的不断进步，POF的生产成本还会不断的降低；从目前的激光器、光电子集成器件、连接器的发展情况看，国内及国际的
相关技术进步很快，随着生产规模的不断扩大，相信发送接收器件的成本会有较大
幅度的下降，使POF在接入通信中更具优势。
三、塑料光纤国内研究进程
塑料光纤的研究始于二十世纪60年代。1968年美国杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯为芯材制备出塑料光纤，但光损耗较大。1974年日本三菱人造丝公司以PMMA和聚苯乙烯为芯材、以低折射率的氟塑料为包层开发出塑料光纤，其光损耗为3500dB/km，难以用于通信。
80年代日本的一些大企业和大学对低损耗塑料光纤的制备进行了大量的研究。
1980年三菱公司以高纯MMA单体聚合PMMA，使塑料光纤损耗下降到100-200dB/km。1983年NTT公司开始用氘取代PMMA中的H原子，使最低光损耗可达到20dB/km，并可传输近红外到可见光的光波。
1986年，日本Fujitsu公司以PC为纤芯材料开发出SI型耐热POF，耐热温度可达135摄氏度，衰减达450dB/km。
1990年，日本庆应大学的小池助教授开发成功折射率渐变型的塑料光纤，芯材为含氟PMMA、包层为含氟，用界面凝胶技术制造。
该塑料光纤衰减在60db/km以下，光源650-1300nm，100m带宽3GHz，传输速率10Gb/s，超过了GI型石英光纤，并被广泛认为是高速多媒体时代光纤入户的新型光通信媒介。
1996年，人们纷纷建议以塑料光纤为基础建立极低成本的用户网ATM物理层；
1997年，日本NEC公司进行了155Mbit/s的ATM、LAN的试验。
在2000年OFC会议上，日本ASAHI GLASS公司报道了氟化梯度塑料光纤衰减系数在850nm为41dB/km，在1300nm为33dB/km，带宽已达100MHz.km。用这种光纤成功地进行了50m、2.5Gbit/s的高速传输试验和70摄氏度长期热老化试验。
实验结论为氟化梯度塑料光纤完全能满足短距离的通信使用要求。
从国外的研究发展来看，塑料光纤的研究重点主要集中在以下三个方面：
●降低光损耗；
●提高带宽（由SI型转为GI型）；
●提高耐热性。（聚碳酸酯（PC）、硅树脂、交联丙烯酸和共聚物可使耐热性提高到
125-150摄氏度）
塑料光纤在衰减与带宽方面的最新实用进展为：日本ASAHI GLASS公司2000年7月称，该公司实施庆应大学的GI-POF技术商品化，采用全氟化聚合物CYTOP制造GI光纤，命名为GI-GOF，商品名为Lucina，衰减速率3Gb/s，带宽大于200MHz.km。
塑料光纤在耐热性方面的最新实用进展为：日本JSR与旭化株式会社联合发展耐热透明树脂ARTON（norbornene,冰片烯）制造的SI-POF，耐热170摄氏度，预计2001年上半年即可供应汽车市场。
四、塑料光纤的标准化
随着POF技术的日趋成熟，产品在通信系统中的应用量不断扩大，人们对POF的技术性能及标准化进行了深入的研究，并制订出相应的标准，为塑料光纤的产业化打下基础。
ATM论坛于1997年5月通过155Mb/s POF和硬塑料包层的标准，标准规定；
在传输距离为50米、用155Mbps速率传输时使用POF，在传输距离为100米时，使用硬塑料包层石英光纤。该标准中规定的一种POF是一种芯层和包层材料的折射率差很小的低数值孔径POF。这种POF的带宽特性随光入射条件的变化而变化，当全模激励时，传输距离为100m时为20MHz，带宽特性良好。
五、塑料光纤短距离通信应用展望
塑料光纤作为短距离通信网络的理想传输介质，在未来家庭智能化、办公自动化、工控网络化。车载机载通信网、军事通信网的数据传输中具有重要的地位。
通过塑料光纤，我们可实现智能家电（家用PC、HDTV、电话、数字成象设备、家庭安全设备、空调、冰箱、音响系统、厨用电器等）的联网，达到家庭自动化和远程控制管理，提高生活质量；通过塑料光纤，我们可实现办公设备的联网，如计算机联网可以实现计算机并行处理，办公设备间数据的高速传输可大大提高工作效率，实现远程办公等。
在低速局域网的数据速率小于100Mbps时，100米范围内的传输用SI型塑料光
纤即可实现；150Mbps50米范围内的传输可用小数值孔径POF实现。
POF在制造工业中可得到广泛的应用。通过转换器，POF可以与RS232、RS422、100Mbps以太网、令牌网等标准协议接口相连，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信线路。能够高速地传输工业控制信号和指令，避免因使用金属电缆线路而受电磁干扰导致通信传输中断的危险。
POF重量轻且耐用，可以将车载机通信网络和控制系统组成一个网络，将微型计算机、卫星导航设备、移动电话、传真等外设纳入机车整体设计中，旅客还可通过塑料光纤网络在座位上享受音乐、电影、视频游戏、购物、Internet等服务。
在军事通信上，POF正在被开发用于高速传输大量的第三、保密信息，如利用POF 重量轻、可挠性好、连接快捷，适用于在身配戴的特点，用于士兵穿戴式的轻型计算机系统，并能够插入通信网络下载、存储、发送、接收关键任务信息，且在头盔显示器中显示。
综上所述，塑料光纤的应用领域越来越广，国外在塑料光纤的应用开发上已取得了较大的成果，且不断在在加大新的应用研究投入，我国亦应就塑料光纤的研究和发展予以密切注视。
【摘自：https://www.doczj.com/doc/6e3169959.html,】
造成光纤衰减的多种原因
1.造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。
本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。
挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。
杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。
不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。
对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。
当光从光纤的一端射入，从另一端射出时，光的强度会减弱。这意味着光信号通过光纤传播后，光能量衰减了一部分。这说明光纤中有某些物质或因某种原因，阻挡光信号通过。这就是光纤的传输损耗。只有降低光纤损耗，才能使光信号畅通无阻。
2.光纤损耗的分类
光纤损耗大致可分为光纤具有的固有损耗以及光纤制成后由使用条件造成的附加损耗。
具体细分如下：
?光纤损耗可分为固有损耗和附加损耗。
?固有损耗包括散射损耗、吸收损耗和因光纤结构不完善引起的损耗。
?附加损耗则包括微弯损耗、弯曲损耗和接续损耗。
其中，附加损耗是在光纤的铺设过程中人为造成的。在实际应用中，不可避免地要将光纤一根接一根地接起来，光纤连接会产生损耗。光纤微小弯曲、挤压、拉伸受力也会引起损耗。这些都是光纤使用条件引起的损耗。究其主要原因是在这些条件下，光纤纤芯中的传输模式发生了变化。附加损耗是可以尽量避免的。下面，我们只讨论光纤的固有损耗。
固有损耗中，散射损耗和吸收损耗是由光纤材料本身的特性决定的，在不同的工作波长下引起的固有损耗也不同。搞清楚产生损耗的机理，定量地分析各种因素引起的损耗的大小，对于研制低损耗光纤，合理使用光纤有着极其重要的意义。
3.材料的吸收损耗
制造光纤的材料能够吸收光能。光纤材料中的粒子吸收光能以后，产生振动、发热，而将能量散失掉，这样就产生了吸收损耗。
我们知道，物质是由原子、分子构成的，而原子又由原子核和核外电子组成，电子以一定的轨道围绕原子核旋转。这就像我们生活的地球以及金星、火星等行星都围绕太阳旋转一样，每一个电子都具有一定的能量，处在某一轨道上，或者说每一轨道都有一个确定的能级。距原子核近的轨道能级较低，距原子核越远的轨道能级越高。轨道之间的这种能级差别的大小就叫能级差。当电子从低能级向高能级跃迁时，就要吸收相应级
别的能级差的能量。
在光纤中，当某一能级的电子受到与该能级差相对应的波长的光照射时，则位于低能级轨道上的电子将跃迁到能级高的轨道上。这一电子吸收了光能，就产生了光的吸收损耗。
制造光纤的基本材料二氧化硅（SiO2）本身就吸收光，一个叫紫外吸收，另外一个叫红外吸收。目前光纤通信一般仅工作在0.8～1.6μm波长区，因此我们只讨论这一工作区的损耗。
石英玻璃中电子跃迁产生的吸收峰在紫外区的0.1～0.2μm波长左右。随着波长增大，其吸收作用逐渐减小，但影响区域很宽，直到1μm以上的波长。不过，紫外吸收对在红外区工作的石英光纤的影响不大。例如，在0.6μm波长的可见光区，紫外吸收可达1dB／km，在0.8μm波长时降到0.2～0.3dB／km，而在1.2μm波长时，大约只有0.ldB／km。
石英光纤的红外吸收损耗是由红外区材料的分子振动产生的。在2μm以上波段有几个振动吸收峰。由于受光纤中各种掺杂元素的影响，石英光纤在2μm以上的波段不可能出现低损耗窗口，在1.85μm波长的理论极限损耗为ldB／km。
通过研究，还发现石英玻璃中有一些“破坏分子”在捣乱，主要是一些有害过渡金属杂质，如铜、铁、铬、锰等。这些“坏蛋”在光照射下，贪婪地吸收光能，乱蹦乱跳，造成了光能的损失。清除“捣乱分子”，对制造光纤的材料进行格的化学提纯，就可以大大降低损耗。
石英光纤中的另一个吸收源是氢氧根（OHˉ) 期的研究，人们发现氢氧根在光纤工作波段上有三个吸收峰，它们分别是0.95μm、1.24μm和1.38μm，其中1.38μm波长的吸收损耗最为严重，对光纤的影响也最大。在1.38μm波长，含量仅占0.0001的氢氧根产生的吸收峰损耗就高达33dB/km。
这些氢氧根是从哪里来的呢？氢氧根的来源很多，一是制造光纤的材料中有水分和氢氧化合物，这些氢氧化合物在原料提纯过程中不易被清除掉，最后仍以氢氧根的形式残留在光纤中；二是制造光纤的氢氧物中含有少量的水分；三是光纤的制造过程中因化学反应而生成了水；四是外界空气的进入带来了水蒸气。然而，现在的制造工艺已经发展到了相当高的水平，氢氧根的含量已经降到了足够低的程度，它对光纤的影响可以忽略不计了。
4.散射损耗
在黑夜里，用手电筒向空中照射，可以看到一束光柱。人们也曾看到过夜空中探照灯发出粗大光柱。那么，为什么我们会看见这些光柱呢？这是因为有许多烟雾、灰尘等微小颗粒浮游于大气之中，光照射在这些颗粒上，产生了散射，就射向了四面八方。这个现象是由瑞利最先发现的，所以人们把这种散射命名为“瑞利散射”。
散射是怎样产生的呢？原来组成物质的分子、原子、电子等微小粒子是以某些固有频率进行振动的，并能释放出波长与该振动频率相应的光。粒子的振动频率由粒子的大小来决定。粒子越大，振动频率越低，释放出的光的波长越长；粒子越小，振动频率越
高，释放出的光的波长越短。这种振动频率称做粒子的固有振动频率。但是这种振动并不是自行产生，它需要一定的能量。一旦粒子受到具有一定波长的光照射，而照射光的频率与该粒子固有振动频率相同，就会引起共振。粒子内的电子便以该振动频率开始振动，结果是该粒子向四面八方散射出光，入射光的能量被吸收而转化为粒子的能量，粒子又将能量重新以光能的形式射出去。因此，对于在外部观察的人来说，看到的好像是光撞到粒子以后，向四面八方飞散出去了。
光纤内也有瑞利散射，由此而产生的光损耗就称为瑞利散射损耗。鉴于目前的光纤制造工艺水平，可以说瑞利散射损耗是无法避免的。但是，由于瑞利散射损耗的大小与光波长的4次方成反比，所以光纤工作在长波长区时，瑞利散射损耗的影响可以大大减小。
5.先天不足，爱莫能助
光纤结构不完善，如由光纤中有气泡、杂质，或者粗细不均匀，特别是芯-包层交界面不平滑等，光线传到这些地方时，就会有一部分光散射到各个方向，造成损耗。这种损耗是可以想办法克服的，那就是要改善光纤制造的工艺。
散射使光射向四面八方，其中有一部分散射光沿着与光纤传播相反的方向反射回来，在光纤的入射端可接收到这部分散射光。光的散射使得一部分光能受到损失，这是人们所不希望的。但是，这种现象也可以为我们所利用，因为如果我们在发送端对接收到的这部分光的强弱进行分析，可以检查出这根光纤的断点、缺陷和损耗大小。这样，通过人的聪明才智，就把坏事变成了好事。
布线的一些实际施工经验
为了保证网络施工的质量，应做到如下要求：
一、明确要求、方法
施工负责人和技术人员要熟悉网络施工要求、施工方法、材料使用，并能向施工人员说明网络施工要求、施工方法、材料使用，而且要经常在施工现场指挥施工，检查质量，随时解决现场施工人员提出的问题。
二、掌握环境资料
尽量掌握网络施工场所的环境资料，根据环境资料提出保证网络可靠性的防护措施：为防止意外破坏，室外电缆一般应穿入埋在地下的管道内，如需架空，则应架高（高4米以上），而且一定要固定在墙上或电线杆上，切勿搭架在电杆上、电线上、墙头上甚至门框、窗框上。室内电缆一般应铺设在墙壁顶端的电缆槽内。
通信设备和各种电缆线都应加以固定，防止随意移动，影响系统的可靠性。
为了保护室内环境，室内要安装电缆槽，电缆放在电缆槽内，全部电缆进房间、穿楼层均需打电缆洞，全部走线都要横平竖直。
三、区分不同介质
保证通信介质性能，根据介质材料特点，提出不同施工要求。计算机网络系统的通信介质有许多种，不同通信介质的施工要求不同，具体如下：
光纤电缆
a.光纤电缆铺设不应绞结；
b.光纤电缆弯角时，其曲律半径应大于３０ｃｍ；
c.光纤裸露在室外的部分应加保护钢管，钢管应牢固地固定在墙壁上；
d.光纤穿在地下管道中时，应加ＰＶＣ管；
e.光缆室内走线应安装在线槽内；
f.光纤铺设应有胀缩余量，并且余量要适当，不可拉得太紧或太松。
同轴粗缆
a.粗缆铺设不应绞结和扭曲，应自然平直铺设；
b.粗缆弯角半径应大于30cｍ；
c.安装在粗缆上各工作站点间的距离应大于25米；
d.粗缆接头安装要牢靠，并且要防止信号短路；
e.粗缆走线应在电缆槽内，防止电缆损坏；
f.粗缆铺设拉线时不可用力过猛，防止扭曲；
g.每一网络段的粗缆应小于５００米，数段粗缆可以用粗缆连结器连接使用，但总
长度不可大于５００米，连接器不可太多；
h.每一网络段的粗缆两端一定要安装终端器，其中有一个终端器必须接地；
i.同轴粗缆可安装在室外，但要加防护措施，埋入地下和沿墙走线的部分要外加钢
管，防止意外损坏。
同轴细缆
a.细缆铺设不应绞结；
b.细缆弯角半径应大于20cm；
c.安装在细缆上各工作站点间的距离应大于05米；
d.细缆接头安装要牢靠，且应防止信号短路；
e.细缆走线应在电缆槽内，防止电缆损坏；
f.细缆铺设时，不可用力拉扯，防止拉断；
g.一段细缆应小于１８３米，１８３米以内的两段细缆一般可用"Ｔ"头连结加长；
h.两端一定要安装终端器，每段至少有一个终端器要接地；
i.同轴细缆一般不可安装在室外，安装在室外的部分应加装套管。
双绞线
a.双绞线在走廊和室内走线应在电缆槽内，应平直走线；
b.工作站到Hub的双绞线最长距离为100米，超过100 米的可用双绞线连结器连
结加长；
c.双绞线在机房内走线要捆成线札，走线要有一定的规则，不可乱放；
d.双绞线两端要标明编号，便于了解结点与Hub接口的对应关系；
e.双绞线应牢靠地插入Hub和工作站的网卡上；
f.结点不用时，不必拔下双绞线，它不影响其它结点工作；
g.双绞线一般不得安装在室外，少部分安装在室外时，安装在室外的部分应加装套
管；
h.选用八芯双绞线，自己安装接头时，八根线都应安装好，不要只安装四根线、剪
断另外四根线。
四、网络设备安装
Hub的安装
a.Hub应安装在干燥、干净的房间内；
b.Hub应安装在固定的托架上；
c.Hub固定的托架一般应距地面500mm以上；
d.插入Hub的电缆线要固定在托架或墙上，防止意外脱落。
收发器的安装
a.选好收发器安装在粗缆上的位置（收发器在粗缆上安装，两个收发器最短距离应
为25米）；
b.用收发器安装专用工具，在粗缆上钻孔，钻孔时要钻在粗缆中间位置，要钻到底
（即钻头全部钻入）；
c.安装收发器连结器，收发器连结器上有三根针（中间一只信号针，信号针两边各
有一只接地针），信号针要垂直接入粗缆上的孔中，上好固定螺栓（要安装紧固）；
光纤通信重要知识点总结 第一章 1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高,频带宽度越宽。 2.光纤：由绝缘的石英（SiO２）材料制成的,通过提高材料纯度和改进制造工艺,可以在宽波长范围内获得很小的损耗。 ３.光纤通信系统的基本组成：以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统,主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。输入到光发射机的带有信息的电信号,通过调制转换为光信号。光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。系统中光发送机的作用是将电信号转换为光信号,并将生成的光信号注入光纤。光发送机一般由驱动电路、光源和调制器构成，如果是直接强度调制，可以省去调制器。 光接收机的作用是将光纤送来的光信号还原成原始的电信号。它一般由光电检测器和解调器组成。光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。为提高传输质量,通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号,最后把这种已调信号输入光发射机。还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RＦ信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机,由光载波进行传输。在这个过程中，受调制的RF 电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。目前大都采用强度调制与直接检波方式。又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重,所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。 数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“１”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。光波经低衰耗光纤传输后到达接收端。在接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数模转换，恢复成原来的信息。这样就完成了一次通信的全过程。 4.光纤通信的优点:1通信容量大,一根仅头发丝粗细的光纤可同时传输1000亿个话路2中继距离长，光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送与光接收设备,可使其中继距离达数百千米以上,因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。３.保密性能好4．适应能力强５.体积小、重量轻、便于施工维护６.原材料资源丰富，节约有色金属和能源,潜在价格低廉，制造石英光纤的原材料是二氧化硅（砂子），而砂子在自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的 5.光发射机：功能是把输入的电信号转换为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器和调制器组成。光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的特性,对光源的要求是输出光功率足够大，调制频率足够高，谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳定，器件寿命长。 6.实现光源调制的方法:直接调制和外调制。直接调制是用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流,使输出光随电信号变化而实现的。这种方案技术简单，成本较低，容易实现,但调制速率受激光器的频率特性所限制。外调制是把激光的产生和调制分开,用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的。外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用。 6.光纤线路:光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真）和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少
光纤简介 一、光纤概述 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。 二、光纤工作波长 光是一种电磁波。可见光部分波长围是：390nm—760nm(纳米)，大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤的工作波长有短波长0.85μm、长波长1.31μm和1.55μm。光纤损耗一般是随波长加长而减小，0.85μm的损耗为2.5dB/km，1.31μm的损耗为0.35dB/km，1.55μm的损耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长1.65μm以上的损耗趋向加大。 三、光纤分类 光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，各种分类如下。 （1）工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。 （2）折射率分布：阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变（GI）型光纤、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。 （3）传输模式：单模光纤（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模
光纤。 （4）原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。 （5）制造方法：预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等。 四、单模光纤与多模光纤 光纤是一种光波导，因而光波在其中传播也存在模式问题。所谓“模”是指以一定角速度进入光纤的一束光。模式是指传输线横截面和纵截面的电磁场结构图形，即电磁波的分布情况。一般来说，不同的模式有不同的的场结构，且每一种传输线都有一个与其对应的基模或主模。基模是截止波长最长的模式。除基模外，截止波长较短的其它模式称为高次模。 根据光纤能传输的模式数目，可将其分为单模光纤和多模光纤。多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散（因为每一个模光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同，这种特征称为模分散）。模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离。单模光纤只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散特性。 （1）单模光纤 单模光纤(Single Mode Fiber)的中心高折射率玻璃芯直径有三种型号：8μm、9μm和10μm，只能传一种模式的光。相同条件下，纤径越小衰减越小，可传输距离越远。中心波长为1310nm或1550nm。单模光纤用激光器作为光源。单模光纤用于主干、大容量、长距离的系统。
光纤基础知识汇总 关键词： 光纤--光导纤维（OF：Optical Fiber，或简称Fiber） 纤芯直径—描述格式50/125μ，50/125μ红色部份指光纤内径，50/125μ红色部份指光纤外径。 多模光纤--中心玻璃芯较粗（50或μm），内芯径固定，可传多种模式的光。单模光纤--中心玻璃芯较细（芯径一般为8~10μm），内芯径根据厂家和规格略有差异。 光纤通讯波长—常见波长为850nm（多模常用）、1310nm（多模、单模均可）、1550nm（单模常用）（人肉眼可见光波长为400到700nm之间，但在多模光纤中所用的850nm波长的激光束会含有部份红色光谱，因此可见；而单模光纤采用1310nm和1550nm的波长通讯，所以就不要尝试看单模光纤中的光了，你不是神，看不到的） 1.光纤的类型 项目中常见光纤订货类型：OM1 OM2 OM3 OS1 OS2 OM1普通多模光纤，125μ，传输距离≈300M（千兆），传输距离≈100M(万兆) OM2 普通多模光纤，50/125μ，传输距离≈550M(注：OM2可以传输万兆，距离远小于OM3光纤，≈80M) OM3 万兆多模光纤，50/125μ，传输距离≈300M（万兆），传输距离≈1000M(千兆)
OM4 万兆多模光纤，50/125μ,传输距离≈550M（万兆） OS1/OS2单模光纤(均为光纤，OS1满足的A、B参数，OS2满足的C、D参数)，8-10/125μ,传输距离根距传输速度不同可达到10KM~60KM 短距离千兆传输推荐OM2光纤；由于纤芯差别，信号从OM1光纤传入OM2光纤时会产生衰减，因此不建议OM1、OM2光纤混合安装。 短距离万兆传输推荐OM3光纤；OM3光纤向下兼容OM2光纤。 300米-500米距离的万兆传输推荐采用OM4光纤，OM4光纤向下兼容OM3、OM2光纤。 光缆的类型 我们说的光纤一般指1对，即2根光纤芯（请大家养成习惯，以免不同的讲法造成误解）。而我们在项目中常用的光缆则指大于等于2芯的光纤线缆，常见的光缆有2芯、4芯、6芯、8芯、12芯；一般大于12芯的光缆需要定做，价格也相对较贵，所以在需要放大于12芯光缆的地方我们会用2根多芯光缆实现，而不会去定做指定芯数光缆。 另外，在不同的环境下铺设光缆，选择也会有所不同。常用的光缆分为室内光缆和室外光缆，室内光缆外皮相对较薄，抗破坏能力低主要使用于室内环境较好的地方，室外光缆相对外皮较厚且有保护层，适合在室外或环境较差的地方进行铺设。 光纤线路中的组件 项目中常见光纤线路组件包括：光缆、光配架、光纤跳线、光纤尾纤 光缆即组成光纤线路的最基本线缆。 光配架 ODF，类似网线配架，用于系统中局端主干光缆的成端和分配，可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度。一般由配架、耦合器面板、光纤
光纤、光缆的基本知识(非常实用) 1.简述光纤的组成。 答：光纤由两个基本部分组成：由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。2.描述光纤线路传输特性的基本参数有哪些？ 答：包括损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径等。 3. 产生光纤衰减的原因有什么？ 答：光纤的衰减是指在一根光纤的两个横截面间的光功率的减少，与波长有关。造成衰减的主要原因是散射、吸收以及由于连接器、接头造成的光损耗。 4.光纤衰减系数是如何定义的？ 答：用稳态中一根均匀光纤单位长度上的衰减（dB/km）来定义。 5.插入损耗是什么？ 答：是指光传输线路中插入光学部件（如插入连接器或耦合器）所引起的衰减。 6.光纤的带宽与什么有关？ 答：光纤的带宽指的是：在光纤的传递函数中，光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB时的调制频率。光纤的带宽近似与其长度成反比，带宽长度的乘积是一常量。 7.光纤的色散有几种？与什么有关？ 答：光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽，包括模色散、材料色散及结构色散。取决于光源、光纤两者的特性。 8.信号在光纤中传播的色散特性怎样描述？ 答：可以用脉冲展宽、光纤的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述。 9.什么是截止波长？ 答：是指光纤中只能传导基模的最短波长。对于单模光纤，其截止波长必须短于传导光的波长。 10.光纤的色散对光纤通信系统的性能会产生什么影响？ 答：光纤的色散将使光脉冲在光纤中传输过程中发生展宽。影响误码率的大小，和传输距离的长短，以及系统速率的大小。 11.什么是背向散射法？ 答：背向散射法是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。光纤中的光功率绝大部分为前向传播，但有很少部分朝发光器背向散射。在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线，从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减，而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。
1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。 光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm 的波长区，对应频率: 167～ 375THz 。 对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工 作波长，即0.85μm 、1.31μm 及1.55μm 。 2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3） 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD ）的光纤数字通信系 统。该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继 器组成。 接 收发 射 1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制 信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原 来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。 2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半 导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。 3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光 电二极管（PIN ）和雪崩光电二极管（APD ）。特性参数：灵敏度 4）一般地，大容量、长距离光纤传输 : 单模光纤+半导体激光器LD 小容量、短距离光纤传输 : 多模光纤+半导体发光二极管LED 5）光纤线路系统： 功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。 组成：光纤、光纤接头和光纤连接器 要求：较小的损耗和色散参数 3、光纤通信的特点： 优点：（1），传输频带宽，通信容量大。（2）传输损耗小，中继距离长：石英光 纤损耗低达0.19 dB/km ，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。 （3）保密性能好：光波仅在纤芯中传输，基本无泄露。 （4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。 （5）体积小、重量轻。（6）原材料来源丰富、价格低廉。 缺点：1）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。 4、（1）光纤通信在通信网中的未来发展趋势：GFP 、ASON 、全光网 （? 波分复用技术（WDM ）? 相干光通信? 超长波长光纤通信 ? 光集成技术 ? 光孤子通信） （2）相应技术手段：时分复用 TDM ；波分复用 WDM ；光时分复用 OTDM ； 光放大技术；色散补偿技术。 （3）技术现状：PDH 、SDH 、WDM 、光电收发器、EPON 超高速度、超大容量以及超长距离传输的光纤通信一直是人们追求的目标，光纤
光缆Q&A 1.1 什么是光缆 用适当的材料和缆结构，对通信光纤进行收容保护，使光纤免受机械和环境的影响和损害，适应不同场合使用。 1.2 影响光纤性能和寿命的因素 A）应力：导致光纤断裂或衰减增加 B）水和潮气：使光纤易于断裂（变脆），影响寿命 C）氢气（压）：光纤在一定具有压力的氢气作用下，光纤衰减曲线会在1240nm处产生突变的吸收峰，使1310nm及1550nm波长处的衰减明显增加。 1.3 光缆设计的基本原则 针对光纤的弱点，光缆设计应遵循以下原则： A）为光纤提供机械保护，使光纤在各种环境下免受应力； B）必须防止水分和潮气侵入； C）必须避免光缆中产生氢气，尤其避免形成氢压。 1.4 光缆的基本性能 包括：光缆中的光纤传输特性、光缆的机械特性、光缆的环境特性和光缆的电气特性 1.5 光缆机械性能的实现
A）加强芯——主要抗拉元件 B）套管——将光纤外界隔绝，提供最基本的保护 C）余长控制——二套及成缆 D）金属带纵包——防潮、防水、抗侧压、抗冲击 E）护套——抗侧压、抗冲击、抗弯曲 1.6 光缆的防潮措施 A）径向防水——纤膏及缆膏填充、金属带纵包、PE护套 B）轴向防水——纤膏及缆膏填充、阻水环、阻水带、阻水纱、单根加强芯 1.7 光缆避免形成氢压的措施 A）氢气源于光缆材料 B）严格挑选材料，控制材料析氢量，控制不同材料间的反应析氢 C）特别是金属件的析氢控制（镀锌钢丝加强芯的禁用） 1.8 光缆的分类 A）按光纤在光缆中的状态分：紧结构、松结构、半松半紧结构 B）按缆芯结构分：中心管式、层绞式、骨架式 C）按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋和水底光缆 D）按光缆使用环境场合分：室外光缆、室内光缆 1.9 光缆的相关标准 A）国际标准 IEC60794（IEC-International Electrotechnical Commission） ITU-T K.25（ITU-International Telecommunications Union） IEEE P1222（IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers） B）国内标准 国家标准GB/T 7424.1-1998 行业标准YD/T 1.10 光缆的寿命 光缆的寿命主要由两方面决定：一是光缆所使用的材料寿命，另一是光缆中光纤的寿命。光缆材料寿命包括，光缆所使用各种材料本身寿命和它们之间之间相互作用对寿命的影响。光缆中光纤寿命，则主要由光纤在其服务期间所受到的应力（应变）确定。
光纤跳线是指光纤两端都装上连接器插头，用来实现光路活动连接（一端装有插头的称为尾纤）。光纤跳线用于长途及本地光传输网络、数据传输及专用网络，以及各种测试和自控系统。光纤跳线是通过精密设备经过多道工序精磨而成的，具有插入损耗低、回波损耗高、重复性好等优点，可广泛应用于各种光纤器件和各种光纤通信系统中。 光纤跳线的种类有很多，根据连接器形状可分为：FC、SC、ST、LC、MT-RJ、MU等；根据连接器插头从插针体的类型可分为：PC、UPC、APC等；根据光纤种类可分为单模、50/125多模、62.5/125多模、保偏等；根据光纤直径可分为：900μm、2mm、3mm等。在根据连接器形状划分中，单模光纤可使用的连接器类型有FC，SC，ST，FDDI，SNA，LC，MT-RJ等，多模光纤可使用的连接器类型有FC，SC，ST，FDDI，SMA，LC，MT-RJ，MU 及VF45等。单模跳线包括SC/PC，SC/APC，FC/PC，FC/APC，ST/PC，LC/PC， LC/APC，MU/PC、MU/APC、MT-RJ；多模跳线包括：SC/PC，FC/PC，ST/PC，LC/PC，MU/PC，MT- RJ。光纤跳线所用光纤一般为G.652光纤，直径一般为Φ3mm，长度一般为 5~100m，插入损耗一般小于0.1dB；反射损耗一般要大于45dB。 下面我们简单介绍根据光纤连接器形状常使用的FC，SC，ST，LC，MT-RJ和MU 6种光纤跳线。注意，光纤跳线的两端连接器插头根据使用情况可以是不相同，如我们常使用的FC/APC-LC/APC，就是一项连接ODF，另一端连接设备的光纤跳线。 1、FC-FC光纤跳线：FC (Ferrule Connector，意为金属连接件)光纤连接器通常是圆形的金属套，紧固方式为螺纹式，主要应用于配线架上。最早，FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式。此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射，提高回波损耗性能较为困难。后来，对该类型连接器作了改进，采用对接端面呈球面的插针，连接器一般是圆形带螺纹的，而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。如图1所示的就是一条两端都带FC连接器接头的FC-FC光纤跳线。 图1：FC-FC光纤跳线示例
光业务知识整理 1光缆 光缆(optical fiber cable)主要是由光导纤维（细如头发的玻璃丝）和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、银、铜铝等金属，一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。即:由光纤(光传输载体)经过一定的工艺而形成的线缆。
1.1光缆的基本形式 层绞式把松套光纤绕在中心加强件周围绞合而构成。 骨架式把紧套光纤或一次被覆光纤放入中心加强件周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。 中心束管式把一次被覆光纤或光纤束放入大套管中，加强件配置在套管周围而构成。 带状式把带状光纤单元放入大套管内，形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。 1.2光缆的类型 根据使用条件光缆可以分为： 室内光缆 架空光缆 埋地光缆 管道光缆 特种光缆 常见的特种光缆有：电力网使用的特种光缆，跨越海洋的海底光缆，易燃易爆环境使用的阻燃光缆以及各种不同条件下使用的军用光缆等电力特种光缆泛指 OPGW(光纤复合地线)、 OPPC(光纤复合相线)、MASS (金属自承光缆)、ADSS(全介质自承光缆)、ADL(相/地捆绑光缆)和GWWOP(相/地线缠绕光缆)等几种。目前，在我国应用较多的电力特种光缆主要有 ADSS和 OPGW。
1.2.1管道光缆DUCT DUCT光缆惯称为管道光缆。DUCT光缆近几年来已经逐渐应用于电力通信中，是继ADSS光缆、OPGW光缆之后，在电力通信中又一重要的传输光缆。DUCT光缆在电力行业中有着广泛的应用前景。 采用管道光缆具有以下优点： 易于光缆的抽换与扩容； 便于光缆的检修； 便于在人孔内进行光缆连接； 光缆的外护套不用加铠装，降低了成本。 同一般光缆结构大致相同，DUCT光缆由缆芯、护套和外互层三个主要部分组成。缆芯除放置光纤芯线外，常带有机械加强芯，以保证光缆有足够的抗拉强度。外护层主要是根据不同的敷设环境而设计的，作用是对光缆提供机械保护与防潮。DUCT光缆必须具有较强的抗拉强度、抗侧压力、抗弯曲能力，以满足光缆敷设中的技术要求。 按结构形状分，光缆结构可分为层绞式、带状式和单元式光缆。DUCT 光缆通常都采用层绞式结构。图l是96芯层绞式的光缆的示意图。这是一种半干式的结构。因为改用阻水带代替了阻水缆膏，使施工更为方便，所以半干式的光缆较受欢迎。 1.2.2光纤复合地线OPGW OPGW(Optical Ground Wire)又称地线复合光缆、光纤架空地线等，是在电力传输线路的地线中含有供通信用的光纤单元。它具有两种功能：一是作为输电线路的防雷线，对输电导线抗雷闪放电提供屏蔽保护；二是通过复合在地线中的光纤来传输信息。OPGW是架空地线和光缆的复合体，但并不是它们之间的简单相加。 OPGW光缆主要在500kV、220kV、110kV电压等级线路上使用，受线路停电、安全等因素影响，多在新建线路上应用。 OPGW的适用特点是：
光缆小常识 光缆基本知识介绍 一、光纤的组成与分类 1、光纤按其制造材料的不同可分为石英光纤和塑料光纤，石英光纤即通常使用的光纤，石英光纤按其传输模式的不同分为单模光纤和多模光纤。塑料光纤全部由塑料组成，通常为多模短距离应用，还处于起步阶段，未有大规模应用。 2、石英光纤的结构：石英光纤由纤芯、包层及涂覆层组成，其结构如图： 光纤中光的传输在纤芯中进行，因包层与纤芯石英的折射率不同，使光在纤芯与包层表面产生全反射，使光始终在纤芯中传输，而塑料涂覆层起保护石英光纤及增加光纤强度的作用，因石英很脆，若没有塑料的保护则无法在实际中得到应用，正因为光纤的结构如此，所以光纤易折断，但有一定的抗拉力。 3、石英光纤的分类 单模光纤 G.652A（B1.1简称B1） G.652B（B1.1简称B1） G.652C（B1.3） G.652D（B1.3） G.655A光纤（B4）（长途干线使用） G.655B光纤（B4）（长途干线使用） 多模光纤 50/125（A1a简称A1） 62.5/125(A1b) 二、光缆的结构 1、室外光缆主要有中心管式光缆、层绞式光缆及骨架式光缆三种结构，按使用光纤束与光纤带又可分为普通光缆与光纤带光缆等6种型式。每种光缆的结构特点： ①中心管式光缆（执行标准：YD/T769-2003）：光缆中心为松套管，加强构件位于松套管周围的光缆结构型式，如常见的GYXTW型光缆及GYXTW53 型光缆，光缆芯数较小，通常为12芯以下。 ②层绞式光缆（执行标准：YD/T901-2001）：加强构件位于光缆的中心，5~12根松套管以绞合的方式绞合在中芯加强件上，绞合通常为SZ绞合。此类光缆如GYTS等，通过对松套管的组合可以得到较大芯数的光缆。绞合层松套管的分色通常采用红、绿领示色谱来分色，用以区分不同的松套管及不同的光纤。层绞式光缆芯数可较大，目前层绞式光缆芯数可达216芯或更高。松套层绞式普通光缆 (GYTA - GYTS - GYTA53 - GYTY53 - GYTA33 - GYTA(Y)533) ③骨架式光缆：加强构件位于光缆中心，在加强构件上由塑料组成的骨架槽，光纤或光纤带位于骨架槽中，光纤或光纤带不易受压，光缆具有良好的抗压扁性能。该种结构光缆在国较少见，所占的比例较小。 ④ 8字型自承式结构，该种结构光缆可以并入中心管式与层绞式光缆中，把它单独列出主要是因为该光缆结构与其它光缆有较大的不同。通常有中心管式与层绞式8字型自承式光缆。 5 煤矿用阻燃光缆（执行标准：Q/M01-2004 企业标准）：与普通光缆相比，提高了光缆阻燃性能的要求，并经过特殊的设计使光缆适用于矿井环境下使用，通
光缆基本知识介绍 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
光缆基本知识介绍 一、光纤的组成与分类 1、光纤按其制造材料的不同可分为石英光纤和塑料光纤，石英光纤即通常使用的光纤，石英光纤按其传输模式的不同分为单模光纤和多模光纤。塑料光纤全部由塑料组成，通常为多模短距离应用，还处于起步阶段，未有大规模应用。 2、石英光纤的结构：石英光纤由纤芯、包层及涂覆层组成，其结构如图： 光纤中光的传输在纤芯中进行，因包层与纤芯石英的折射率不同，使光在纤芯与包层表面产生全反射，使光始终在纤芯中传输，而塑料涂覆层起保护石英光纤及增加光纤强度的作用，因石英很脆，若没有塑料的保护则无法在实际中得到应用，正因为光纤的结构如此，所以光纤易折断，但有一定的抗拉力。 3、 石英光纤的分类 单模光纤 G.652A（简称B1） （简称B1） G.652C（） （） G.655A光纤（B4）（长途干线使用） 光纤（B4）（长途干线使用） 多模光纤 50/125（A1a简称A1）
125(A1b) 二、光缆的结构 1、室外光缆主要有中心管式光缆、层绞式光缆及骨架式光缆三种结构，按使用光纤束与光纤带又可分为普通光缆与光纤带光缆等6种型式。每种光缆的结构特点： ①中心管式光缆（执行标准：YD/T769-2003）：光缆中心为松套管，加强构件位于松套管周围的光缆结构型式，如常见的GYXTW型光缆及GYXTW53型光缆，光缆芯数较小，通常为12芯以下。 ②层绞式光缆（执行标准：YD/T901-2001）：加强构件位于光缆的中心，5~12根松套管以绞合的方式绞合在中芯加强件上，绞合通常为SZ绞合。此类光缆如GYTS等，通过对松套管的组合可以得到较大芯数的光缆。绞合层松套管的分色通常采用红、绿领示色谱来分色，用以区分不同的松套管及不同的光纤。层绞式光缆芯数可较大，目前本公司层绞式光缆芯数可达216芯或更高。 ③骨架式光缆：加强构件位于光缆中心，在加强构件上由塑料组成的骨架槽，光纤或光纤带位于骨架槽中，光纤或光纤带不易受压，光缆具有良好的抗压扁性能。该种结构光缆在国内较少见，所占的比例较小。 ④ 8字型自承式结构，该种结构光缆可以并入中心管式与层绞式光缆中，把它单独列出主要是因为该光缆结构与其它光缆有较大的不同。通常有中心管式与层绞式8字型自承式光缆。 5 煤矿用阻燃光缆（执行标准：Q/M01-2004 企业标准）：与普通光缆相比，提高了光缆阻燃性能的要求，并经过特殊的设计使光缆适用于矿井环境下使用，通常外护套颜色采用兰色，以利于矿井中对光缆的识别。按结构可分入中心管式光缆与层绞式光缆两类结构中。
学习好资料欢迎下载 1光纤的分类：单模，多模（阶跃、渐变） 2渐变折射率光纤中的光线也是经过不同的路径传播的，它们的速度却是不 同的，因为光在光纤纤芯中的速度随折射率变化，光束偏离光纤轴越远，光速就 越快。折射率渐变带来的差别并不大，但是却可以补偿离轴光线在长距离传输中 的时间差，从而平衡不同的传输时间来减少模式色散。 3色散位移光纤将零色散点移动到1550nm处 4色散：光纤对在其中传输的光脉冲的展宽特性，其原因在于光在光纤中的 传播速度与光波长和传输模式有关。四种主要的色散来源于多模传输（模式色散）、 折射率对波长的依赖性（材料色散）、波导特性随波长的变化（波导色散）和光的 两种不同偏振模式在单模光纤中的传输（偏振模色散）。 5光纤耦合器：是一种光无源器件，是用来连接两根或多跟光纤，使光纤中 传输的光信号在特殊的耦合区发生耦合，并进行功率或波长分配的元器件。 6光学环形器：多端口输入输出的非互易性器件，它的作用是使光信号只能 沿规定的端口顺序传输。 7激光的基本原理：物理基础是光频段电磁波与物质原子的共振相互作用， 特别是这种相互作用中的受激辐射过程。 8激光器：当物质处于热平衡状态时，各能级上的原子数（或称集居数）服 从玻尔兹曼统计分布，高能级集居数小于低能级集居数，因此处于热平衡状态下 的物质只能吸收光子。但是在一定的条件下物质的光吸收可以转化为自己的对立 面——光放大。这个条件就是要使处于高能级的集居数大于低能级的集居数，即 集居数反转（也可称为粒子束反转）。一般来说，当物质处于热平衡状态时，集居 数反转是不可能的，只有当外界向物质供给能量，从而使物质处于非热平衡状态 时，集居数反转才可能实现。 9激光器的三个组成部分：工作物质、谐振腔、泵浦源。 10雪崩二极管：核心是半导体PN结，在PN结上加高负偏压时，耗尽层将处 于强电场中而形成强场区。进入强场区的光生载流子在强电场的作用下，将加速 运动而产生很大的动能，这些具有大动能的光生载流子一起继续被强场区的强电 场所加速，又获得动能，继续运动，产生碰撞电离，产生一批新的电子和空穴， 如此继续，将使得耗尽层中的载流子如同雪崩一样急剧增加。因此，当PN结上的 负偏压增加到足以产生碰撞电离时，耗尽层中的载流子将由于“雪崩”而猛烈倍 增，此时微弱的光生电流Is将迅速增加，这种效应称为“雪崩倍增效应”。这样， 雪崩光电二极管既可以检测光信号，又可以放大光电流。 11EDFA：结构分为正向泵浦、反向泵浦、双向泵浦 12掺铒放大：Er3+在未收任何光激励时，处于最低能级上，当泵浦光射到掺 铒光纤中时，基态铒离子吸收泵浦光能量，向高能级跃迁。粒子跃迁时，先跃迁 到上能级，并迅速以非辐射跃迁的形式由泵浦态变至亚稳态。在亚稳态，粒子有 较长的存活时间，由于源源不断进行泵浦，粒子数不断增加，从而实现了粒子数 反转。当具有1500~1600nm波长的光信号通过掺铒光纤时，亚稳态粒子以受激辐 射的形式跃迁到基态，并产生和入射信号中的光子一模一样的光子，从而大大增 加了信号光中的光子数量，即实现了信号光在掺铒光纤的传输过程中不断被放大 的功能，掺铒光纤放大器由此得名 13拉曼放大器：如果信号与一个强泵浦光同时传输，并且其频率差位于泵浦 光波的拉曼增益谱带宽之内，那么这个弱信号光可被该光纤放大。入射光波的一 个光子被介质分子散射成为另一个低频光子（称为Stokes光），同时完成分子振 动态之间的跃迁，或者说入射光波场引介质分子的振动散射，调制入射广场称为 一个频率下移的宽带Stokes光，从而这个较低频率的Stokes光场具有了增益特 性。 14光纤传感器[结构]：光源、信号传输光纤、传感头、光电转换及信号处理 15布拉格光栅FBG：可以广泛用于应变、温度、压力及动态电磁场测量等领域。 测量的基本原理是FGB的中心波长总是随着外界环境参数的变化而变化。 16光纤陀螺：基本构成：一个环形双光束干涉仪。输入光经分束器分为两束， 分别沿顺时针和逆时针方向在光纤环中传播，最后又在分束器处会合，发生干涉。 围绕垂直于环面的轴的转动将引起两束光之间的相位差（光程差）的变化，因此 改变输出干涉图样。相位差（称为Sagnac相移Φs）和角速度之间的关系为...P269 17光复用技术：频分复用、时分复用、副载波服用、码分复用 18时分复用技术：基本原理在发送端的同一载波波长上，把时间分割成周期 性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，使每个信 源在每帧内只能按指定的时隙向信道发送信号，接收端在同步的条件下，分别在 各个时隙中取回各自的信号而不混扰。 19光波分复用是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本 原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同 一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用），并作进一 步处理，恢复出原信号后送人不同的终端，因此将此项技术成为光波长分割复用 技术 20相干光通信：所有系统都是采用强度调制——直接检波的方式 21光孤子：就是一种具有双曲正割形状的光脉冲，这种脉冲在光纤中传输是 利用光纤的群速度色散和非线性作用中的自相位调制，两种影响达到平衡，从而 能保持原来形状传输。 22全光通信网：是指光信息流在网络中的传输及交换始终以光的形式存在， 信息在传输的过程中始终在光域进行。
光缆的基本知识 一、光纤与光纤通信的特点 光纤是导光纤维的简称。 光纤通信是以光波为载频，以导光纤维为传输媒质的一种通信方式。 由于光纤通信是利用导光纤维传输光信号来实现通信的，因此比起其他通信方式有许多突出的优点。 1、传输频带宽，通信容量大 由信息理论知道，载波频率越高通信容量越大，因目前使用的广播频率比微波频率高103—104倍，所以通信容量约可增加103—104倍。 2、损耗低 目前实用的光纤均为石英光纤，要减小光纤损耗主要是靠提高玻璃纤维的纯度来达到。由于目前制成的石英玻璃介质的纯度极高，所以光纤的损耗极低。已接近理论极限值。 由于管线的损耗低，因此中继距离可以很长，在通信线路中可减少中继站的数量，降低成本且提高了通信质量。 3、不受电磁干扰 因为光纤是非金属的介质材料，因此它不受电磁干扰。 4、串音小，保密性好 光在光纤传输时，向外泄漏的光能很小，因此树根光纤之间不会产生干扰，既不产生串话，又难以被窃听。因此光纤通信比传统的无
线、有线通信有更好的保密性。 5、线径细、重量轻 由于光纤的直径很小，只有0.1mm左右，因此制成光缆后，直径要比电缆细，而且重量也轻，这样在长途干线或市内干线上，空间利用率高，而且便于制造多芯光缆。 6、资源丰富 二、光纤的结构与分类 1、光纤的结构 目前通信用的光纤使用石英玻璃制成的横截面细小的双层同心圆柱体，未经涂敷和套塑管时称为裸光纤。它由纤芯和包层组成，折射率高的中心部分叫做馅心，折射率低的外围部分称为包层。 由于石英玻璃质地脆、易断裂，为了保护光纤表面，提高抗拉强度以便于使用，一般需在裸光纤外面进行两次涂敷而构成光纤芯线。光纤是由纤芯、包层、涂敷层、塑套管四部分组成。包层的外面涂一层很薄的涂敷层，涂敷层外面套塑管。 2、光纤的分类： 光纤按组成材料的不同可分为石英系光纤、多组分玻璃光纤以及塑料光纤等，目前通信系统已石英光纤应用最多。光纤按传输模式分为单膜、多模、少模三类。按光纤的折射率分布又可分为阶跃型和渐变型（或梯度型）两大类。石英玻璃光纤根据纤芯粗细、传输模式、折射率分布等因素综合考虑，光纤主要分为阶跃型多模、梯度型多模以及阶跃型单模三种类型。
光缆知识题库 一、判断题 1.为实现光的远距离传输，光纤纤芯折射率n1与包层折射率n2应满足的关系为：n1>n2。 答案：对 2.光信号在光纤中传播的必要条件是光的全反射。 答案：对 3.光纤由纤芯、包层、涂覆层三大部分组成，其中纤芯主要采用高纯度的二氧化硫，并掺有少量的掺杂剂。 答案：错 4.光缆防雷地线，利用角杆拉线入地的方式，即采用4.0mm铁线绑扎至杆顶高于杆顶10cm，尾端与拉线抱箍螺钉相连。 答案：对 5.在实际通信中采用的光缆结构可分为扁平结构光缆，骨架式结构光缆，铠装结构光缆和高密度用户光缆等。 答案：对 6.常规G.652光纤的最小色散波长为1550nm，色散位移光纤G.653的零色散点为1310nm。光纤通信使用的波长为0.85μm、1.31μm和1.55μm的三个通信窗口。 答案：错 7.目前最常用的光的波长有1310nm和850 nm两种。由石英玻璃制造的单模光纤在1310nm波长的最低损耗为0.34db/KM，在850nm波长最低损耗为0.18db/KM 。 答案：错 8.SMF光纤适用于大容量、长距离通信。 答案：对 9.新一代光纤通信系统的最佳传输介质是G.652光纤。 答案：错 10.光缆的结构分为层绞式、骨架式、束管式和带状式。 答案：对 11.通信用的光纤外径为125μm，单模光纤的芯径为50μm，多模光缆的芯径为9～10μm。 答案：对
12.光纤广泛应用于通信网、因特网、电视网和接入网。 答案：对 13.光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。 答案：对 14.我国光纤通信网中，应用最广泛的光纤规格是G.653和G.652 。 答案：错 15.光纤的几何特性中对接续损耗的影响最大的是纤芯/包层同心度。 答案：对 16.OTDR是光缆光纤测试的重要仪器，又称为光时域折射计仪。 答案：错 17.光纤按照传输模式分类分为松套光纤和紧套光纤。松套光纤适用于外线光缆。 答案：错 18.施工对光纤的哪种特性将产生直接的影响机械特性。 答案：对 19.光纤的传输特性主要是指光纤的损耗特性。 答案：错 20.通信光缆中，光纤固定接续方法有熔接法和非熔接法两种，光缆护套接续分为热接法和冷接法两大类。 答案：对 21.光发送机的调制方式有两种：直接调制也称外调制，间接调制也称内调制。 答案：错 22.光纤通信测量中使用的光源有白色光源、红光源。 答案：错 23.接入网光缆称为用户光缆，主要包括：主干光缆ODF到光交接箱、配线光缆光交接箱到光纤配线箱、引入光缆光纤配线箱到用户端设备。 答案：对 24.一般大中型光缆通信工程的建设程序我们可以划分为设计阶段、准备阶段、施工阶段。 答案：错 25.架空光缆一般可不做可伸缩余留，但对于一般重负荷区、超重负荷区要求每根杆上都作预留；但布放光缆时不能拉得太紧，注意自然垂度。 答案：错
光纤和光缆基础知识
光纤光缆基本知识 一、光纤通信及发展史 1、1966年英籍华人高锟提出“光纤通信”. 2、以激光为光源，经光纤为传输媒质的通信方式，叫做光纤通信. 3、1983年武汉三镇使用光纤通信投入电话网中使用，标志着我国光纤通信进入使 用阶段. 二、光通信原理介绍及光纤通信的特点 1、全反射原理：1）光从光密介质射入光疏介质。 2）入射角大于临界角。 2、光通信特点： 优点：1）传输频带宽、通信容量大 2) 中继距离远、损耗低 3）抗电磁能力强、无串话 4）重量轻 5）资源丰富 6）抗化学腐蚀、柔软可绕 缺点：1）强度不如金属 2）连接比较困难 3）分路耦合不变 4）弯曲半径不宜太小 5）传输能量比较困难 三、光纤通信系统的组成 光发送光传输光接收光端机 四、光纤简介 1、光纤的结构：由纤芯、包层、涂覆层组成 2、光纤分类：1）按材料组成分：玻璃光纤、塑料光纤 2）按传输模式分：单模光纤、多模光纤
单模光纤 G652 折射率：1310nm 1.4677 1550nm 1.4682 G655 折射率：1550nm 1.4690 多模光纤 芯径62.5um A1b 折射率：850nm 1.496 1300nm 1.487 芯径50um A1a 折射率：850nm 1.482 1300nm 1.477 3、常用光纤的主要技术特性及部分指标介绍 指标的介绍： 1)衰减：光在光纤中传输时能量的损耗 2)色散：光脉冲在光纤中传输时脉冲的展宽 3)偏振模色散：基模可分解成两个垂直相交的偏振模，光脉冲在光纤中传输时现两个 垂直的偏振模间的时延差 4)光纤几何参数：包层直径、涂层直径、光纤不圆度 同心度误差：芯/包层<1um 涂覆层/包层<12um 不圆度=长轴直径-短轴直径/标准值 4、模场直径：基模光斑的大小标准：9.2+0.4um 模：光在光纤中的传输方式（单模、多模） 纤芯直径：8.3um 5、截止波长：保证光纤以基模传输的最小波长（G652 1100-1330nm） 常用光纤的主要技术特性 G652 衰减 1310nm≤0.36dB/km 1550nm≤0.22dB/km 模场直径 1310nm 9.3+0.5um 1550nm 10.5+0.8um 包层直径 125+1.0um 包层不圆度≤02% 模场/包层同心度误差≤1um 涂层直径 245+5um 涂层不圆度 / 涂层与包层同心度误差 <12um 截止波长 1100nm≤λc≤1330nm 零色散波长 1300nm-1324nm 零色散斜率≤0.093Ps/nm2.km 1288-1339nm波长范围内色散系数≤3.5 Ps/nm.km 1271-1360nm波长范围内色散系数≤5.3 Ps/nm.km 1550nm波长范围内色散系数≤17 Ps/nm.km 衰减不连续性—--在1310nm或1550nm处均没有大于0.01dB的不连续点，实际 一般控制≤0.03dB. 衰减不均匀性----在光纤后向散射曲线上，任意500米长度上的实测衰减值与 全长平均每500米的衰减值之差的最坏值应≤0.05dB. 外观检查----排丝整齐，颜色鲜明涂覆层牢固光洁，不脱皮. G655 (康宁LEAF、朗讯真波、长飞大保实) 康宁 LEAF ：衰减： 1550nm ≤ 0.22dB/km 模场直径（MFD）：9.5±0.6um 截止波长(λcc) 1470nm
光纤是怎么诞生的 现在的布线和网络使用了大量的光纤，我一直在想光纤是怎么诞生的呢？最近我一直在查这方面的资料，今天终于看到了相关的资料，现在拿来和大家分享，让我们永远记住他们的名字：高锟（英藉华人）、美国贝尔研究所、美国康宁玻璃公司的马瑞尔、卡普隆、凯克。下面是相关的资料： 人类从未放弃过对理想光传输介质的寻找，经过不懈的努力，人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传光。这种玻璃丝叫做光学纤维，简称“光纤”。人们用它制造了在医疗上用的内窥镜，例如做成胃镜，可以观察到距离一米左右的体内情况。但是它的衰减损耗很大，只能传送很短的距离。光的损耗程度是用每千米的分贝为单位来衡量的。直到20世纪60年代，最好的玻璃纤维的衰减损耗仍在每公里1000分贝以上。每公里1000分贝的损耗是什么概念呢？每公里10分贝损耗就是输入的信号传送1公里后只剩下了十分之一，20分贝就表示只剩下百分之一，30分贝是指只剩千分之一……1000分贝的含意就是只剩下亿百分之一，是无论如何也不可能用于通信的。因此，当时有很多科学家和发明家认为用玻璃纤维通信希望渺茫，失去了信心，放弃了光纤通信的研究。 激光器和光纤的发明，使人们看到了光通信的曙光。而要实现光纤通信，还需要在激光器和光纤的性能上有重大的突破。但是在这两方面的突破遇到了许多困难，尤其是光纤的损耗要达到可用于通信的要求，从每千米损耗1000分贝降低到20分贝似乎不太可能，以致很多科学家对实现光纤通信失去了信心。就在这种情况下，出生于上海的英藉华人高锟（K.C.Kao)博士，通过在英国标准电信实验室所作的大量研究的基础上，对光波通信作出了一个大胆的设想。他认为，既然电可以沿着金属导线传输，光也应该可以沿着导光的玻璃纤维传输。1966年7月，高锟就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因，大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。这篇论文使许多国家的科学家受到鼓舞，加强了为实现低损耗光纤而努力的信心。