光纤通信原理及基础知识-完整版

光纤通信基本工作原理光纤通信是一种利用光纤作为传输介质的通信技术，它基于光的波动和传播特性来实现信息的传输。

光纤通信的基本工作原理是利用光的全反射现象将光信号从光纤的一端传输到另一端，通过调制和解调等处理方法来实现信息的传输和接收。

光纤通信系统由光发射器、光纤、光接收器以及相关的控制电路组成。

光发射器将电信号转换为光信号，并通过光纤将光信号传输到目标地点。

光接收器则将接收到的光信号转换为电信号，以供后续处理和使用。

在光纤通信中，光信号的传输是利用光纤的全反射现象来实现的。

光纤是由一根非常细长的玻璃或塑料材料制成的，其内部的折射率比外部介质低，因此光线在光纤内部传输时会发生全反射。

这样，光信号就可以沿着光纤的轴线传输，而不会发生明显的衰减和损耗。

为了提高光信号的传输质量和距离，光纤通信中通常采用了两种基本的传输模式，即单模光纤和多模光纤。

单模光纤是一种芯径较小的光纤，它只允许光信号以一种传播模式沿光纤传输，因此可以实现较长的传输距离和较高的传输质量。

多模光纤则允许光信号以多种传播模式沿光纤传输，但传输距离和传输质量相对较低。

在光纤通信中，光信号的调制和解调是实现信息传输的重要环节。

调制是将电信号转换为光信号的过程，通常采用调制器来实现。

常用的调制方式包括强度调制、频率调制和相位调制等。

解调则是将接收到的光信号转换为电信号的过程，通常采用光电探测器来实现。

光电探测器可以将接收到的光信号转换为相应的电信号，并经过放大和滤波等处理，最终得到原始的电信号。

光纤通信的优点包括传输距离远、传输带宽大、抗干扰能力强和安全性高等。

相比传统的铜缆通信，光纤通信能够实现更长的传输距离，支持更高的数据传输速率，且光信号不易受到外界的电磁干扰。

此外，光纤通信的信号传输是通过光的传播实现的，不会产生电磁辐射，因此具有更高的安全性。

光纤通信是一种基于光的全反射现象来实现信息传输的通信技术。

通过光发射器将电信号转换为光信号，并通过光纤将光信号传输到目标地点，再通过光接收器将光信号转换为电信号。

光纤光缆基础知识全解析（最全最详细）光纤的原材料以玻璃为主，所以制造成本相对不⾼。

光纤通讯有良好的特性，如：保密性、容量⾼、速率⾼等。

所以光纤应⽤极为⼴泛，⼤致有以下⼏类：1、⾻⼲传输⽹络（SDH/SONET），如各⼤城市之间、各⼤洋底的海底光缆等；2、以太⽹（GBE），包括现在的光纤到户（FTTH）、到楼(FTTB)、到社区等，主要是我们家庭、办公⽹络；3、数据⽹络（Fiber channel），各种存储设备、数据库，包括正在发展的云计算服务系统；4、有线电视传输（PIN接收）；5、其他特种⽤途传输，如战机、舰船。

动态图⽰光纤光缆的48条基础知识点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：光纤中光功率沿纵轴逐渐减⼩。

光功率减⼩与波长有关。

光纤链路中，光功率减⼩主要原因是散射、吸收，以及连接器和熔接接头造成的光功率损耗。

衰减的单位为dB。

产⽣原因：使光纤产⽣衰减的原因很多，主要有：吸收衰减，包括杂质吸收和本征吸收；散射衰减，包括线性散射、⾮线性散射和结构不完整散射等；其它衰减，包括微弯曲衰减等。

其中最主要的是杂质吸收引起衰减。

光纤衰减系数（fiber attenuation coefficient）：每公⾥光纤对光信号功率的衰减值。

单位：dB/km。

光纤弯曲损耗光纤对弯曲⾮常敏感，过度弯曲 = 光溢出。

如果弯曲半径<20x>两种弯曲都会发⽣光损耗：Macrobend（宏弯）和Microbend（微弯）。

Macrobend当Macrobend弯曲被纠正，可以得到恢复。

MicrobendMicrobend⽆法恢复，⽐如由线缆捆扎过紧造成。

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。

光纤通信基础知识 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-光纤通信基础光纤通信是以光波为信号载体，以光导玻璃纤维为传输媒质的一种通信方式，在现代通信网中起着举足轻重的作用。

光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低、频带宽、无电磁感应等传输特点，因此，人们希望将光纤作为灵活性强且经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中。

这两种通信方式在今后电话业务的发展中是不可缺少的。

光纤和以往的铜导线相比有本质的区别，因此，在传输理论、制造技术、连接方法、测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论和方法。

光纤通信具有一系列优异的特性，因此，光纤通信技术在80年代初投入商用以来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。

可以说这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。

第一节现代通信网络一、通信系统的基本组成通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输(转移)信息的通道(信道)，实现信息的传输。

通信系统可以概括为一个统一的模型，如图 1-1 所示。

这一模型包括有：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿6个部分。

模型中各部分的功能如下：(1)信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。

(2)变换器：变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。

(3)信道：信道是信号传输媒介的总称。

(4)反变换器：反变换器是变换器的逆变换。

(5)信宿：是指信息传送的终点，也就是信息接收者。

(6)噪声源：噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。

以上所述的通信系统只能实现两个用户间的单向通信，要实现双向通信还需要另外一个通信系统完成相反方向的信息传递工作。

而要实现多个用户间的通信，则需要将多个通信系统有机地组成一个整体，使它们能协同工作，即形成通信网。

图1-1通信系统基本构成模型二、通信系统的一般结构实际通信系统的一般结构如图 1-2。

简述光纤通信的原理及应用一、光纤通信的原理光纤通信是一种利用光学原理传输信息的技术。

其原理基于光的折射与反射特性，即光线在两种介质之间传播时会发生折射或反射。

光纤通信利用光纤作为信息传输的介质，通过将信息转化为光信号，并利用光的折射与反射，将光信号在光纤中传输，并在接收端将光信号转化为电信号，从而实现信息的传输。

光纤通信的原理主要包括以下几个方面：1.1 光的传播特性光在光纤中的传播主要遵循光的折射和反射特性。

当光线从一种介质（如空气）射入到另一种具有不同折射率的介质（如玻璃光纤）中时，光线会发生折射。

而光线在介质表面发生反射时，会沿着入射角等于反射角的方向反射。

基于这些特性，光纤可以将光信号传输到目标位置。

1.2 光的衰减与色散光在光纤中的传播过程中，会受到衰减和色散的影响。

光在光纤中传播时，会发生能量损耗，导致光信号的强度逐渐减弱，这就是光的衰减现象。

而色散是由于光的不同频率成分传播速度不同而引起的，导致光信号在传输过程中发生信号失真。

1.3 光的调制与解调光纤通信中，发送端将电信号转化为光信号进行传输，这个过程叫做光的调制。

而光信号到达接收端后需要将光信号再转化为电信号，这个过程叫做光的解调。

光的调制和解调过程采用的是光电器件，如光电二极管等。

1.4 波分复用技术波分复用技术（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是光纤通信的一项重要技术。

它利用不同波长的光信号在光纤中进行并行传输，从而实现光纤通信的高容量传输。

利用波分复用技术，可以实现多个光信号同时传输，大大提高了光纤通信的传输速率和带宽。

二、光纤通信的应用光纤通信作为一种高速、大容量、抗干扰能力强的通信方式，在现代通信领域的应用非常广泛。

下面列举一些光纤通信的主要应用领域：•宽带接入光纤通信作为宽带接入的主要手段，能够提供高速、稳定的网络连接，满足了人们对于宽带网络的需求。

光纤宽带接入常见的应用包括光纤到户（FTTH）、光纤到楼（FTTB）等，广泛用于家庭、办公楼、学校等场所，提供高速互联网接入服务。

光纤光缆基本知识光纤光缆基本知识1、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3）按折射率分布分：突变型、渐变型、阶跃型单模光纤G652 折射率：1310nm 1.4677 1550nm 1.4682G655 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 1.4773、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><>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：8.3um5、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 <>截⽌波长 1100nm≤λc≤1330nm零⾊散波长 1300nm-1324nm零⾊散斜率 ≤0.093Ps/nm2.km1288-1339nm波长范围内⾊散系数≤3.5 Ps/nm.km1271-1360nm波长范围内⾊散系数≤5.3 Ps/nm.km1550nm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⾊散：1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km1565-1625nm 4.5-11.2 PS/nm.km零⾊散斜率 ≤0.1Ps/nm2.kmPMD ≤0.1PS/km 1/2朗讯真波：衰减：1550nm≤ 0.22dB/km模场直径（MFD）：9.4±0.6um截⽌波长(λcc) 1260nm⾊散：1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km1565-1625nm 4.0-8.6 PS/nm.km零⾊散斜率 ≤0.05Ps/nm2.kmPMD ≤0.5PS/km 1/2光缆的简单介绍1、缆的分类按光纤类别分：单模光纤光缆、多模光纤光缆按缆芯结构分：中⼼束管式、层绞式、⾻架式层绞式把松套光纤绕在中⼼加强件周围绞合⽽构成。

复习提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？3、光纤通信和电通信的区别.2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。

第二章知识点小结1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求)。

2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算.3、弱导波光纤的概念。

4、相对折射率指数差的定义及计算.5、突变多模光纤的时间延迟.6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。

7、归一化频率的表达式.8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。

第三章知识点小结1、纤通信中常用的半导体激光器的种类.2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件.4、什么是粒子数反转分布？5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。

6、静态单纵模激光器。

7、半导体激光器的温度特性. 8、DFB激光器的优点。

9、LD与LED的主要区别10、常用光电检测器的种类。

11、光电二极管的工作原理。

12、PIN和APD的主要特点。

13、耦合器的功能。

14、光耦合器的结构种类。

15、什么是耦合比？16、什么是附加损耗？17、光隔离器的结构和工作原理.第四章知识点小结1、数字光发射机的方框图。

2、光电延迟和张驰振荡。

3、激光器为什么要采用自动温度控4、数字光接收机的方框图。

5、光接收机对光检测器的要求。

6、什么是灵敏度？7、什么是误码和误码率？8、什么是动态范围？9、数字光纤通信读线路码型的要求. 10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。

第五章知识点小结1、SDH的优点。

2、SDH传输网的主要组成设备。

3、SDH的帧结构(STM-1）。

4、SDH的复用原理。

5、三种误码率参数的概念.6、可靠性及其表示方法。

7、损耗对中继距离限制的计算。

8、色散对中继距离限制的计算。

第七章点知识小结1、光放大器的种类2、掺铒光纤放大器的工作原理3、掺铒光纤放大器的构成方框图4、什么WDM？5、光交换技术的方式6、什么是光孤子？7、光孤子的产生机理8、相干光通信信号调制的方式9、相干光通信技术的优点光纤通信复习第一章1.什么是光纤通信?光纤通信,是指利用光纤来传输光波信号的一种通信方式2。

光纤通信的原理和应用随着科技的发展和提高生活质量的不断要求，通信技术已经成为一种必备的生活方式。

通信技术的发展带动了电子、信息领域和科技的进步。

而光纤通信作为目前最先进的通信技术，其在大家的日常生活中得到了广泛的应用，具有明显的优势。

一、光纤通信的原理介绍光纤通信是一种利用光纤传输信号的高速通信技术，利用纯净材料制成的线材，可以将几百倍于铜线的信号传输，甚至可以接受地球上的语音或数字信号。

光纤通信传输信号的基本原理是光的反射原理。

利用“全反射”原理，在光纤管内部的光线反复地被反射，从而传输信号。

通信中使用的光纤通常由圆形截面的单根光纤或几根光纤组成，可以承载更广泛的波长范围，信号质量比传统的通信方式高，不受电磁场干扰，与通信的速度没有直接关系。

二、光纤通信的应用1.网络通信如今，这种技术的应用已经不限于电话领域-光纤网络正越来越受欢迎。

光纤通信技术在因特网中的广泛应用，不仅提供了更快的上网速度，更同时提供了丰富的多媒体应用，如在线视频会议，网络游戏，高清电影etc。

它的无损传输特性保证了信息内容的完整性，从而大大增强了数据安全性。

2.医疗领域在医疗领域，光纤通信技术也逐渐得到广泛应用。

例如，使用光纤技术的内窥镜，可以使医生们便捷地诊断胃部内聚集的异物或检查人体内部器官，尤其是在一些夜间或拍摄角度局限且难以接触的情况下，内窥镜可以像一个“天眼”一样快速地定位所需的病灶区域，从而显著提高诊断准确性和操作性。

3.交通运输在交通运输领域，光纤通信技术的应用也非常广泛，如全球定位系统（GPS）。

GPS不需要导航仪的上层系统就可以定位及记录位置信息，由于它的高精度及可靠性，因此被广泛应用于全球船舶、车辆和人员定位。

三、光纤通信技术的发展趋势在未来几年中，传统的铜缆线将被逐渐替代，光纤通信正逐渐成为流行的通信技术。

随着通信需求的不断增长，未来将会有更多的光纤投入使用，以更快速，更优质的方式进行数据传输。

同时，无缝衔接传输和更全面的应用场景也将成为未来重要的发展方向。