2-1 光纤的结构与分类

本文摘自再生资源回收光缆的结构及种类变宝网11月21日讯光缆是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。

它可以根据环境的不同有不同的表现形式，比如需要防水、缓冲等。

一、光缆的结构光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。

光缆由加强芯和缆芯、护套和外护层3部分组成。

缆芯结构有单芯型和多芯型两种：单芯型有充实型和管束型两种；多芯型有带状和单位式两种。

外护层有金属铠装和非铠装两种。

二、光缆的种类1.按照传输性能、距离和用途的不同，光缆可以分为用户光缆、市话光缆、长途光缆和海底光缆。

2.按照光缆内使用光纤的种类不同，光缆又可以分为单模光缆和多模光缆。

3.按照光缆内光纤纤芯的多少，光缆又可以分为单芯光缆、双芯光缆等。

4.按照加强件配置方法的不同，光缆可分为中心加强构件光缆、分散加强构件光缆、护层加强构件光缆和综合外护层光缆。

5.按照传输导体、介质状况的不同，光缆可分为无金属光缆、普通光缆、综合光缆（主要用于铁路专用网络通信线路）。

6.按照铺设方式不同，光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。

7.按照结构方式不同，光缆可分为扁平结构光缆、层绞式光缆、骨架式光缆、铠装光缆和高密度用户光缆。

三、光缆的选用光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的外护套。

1.户外用光缆直埋时，宜选用铠装光缆。

架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆。

2.建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。

一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型（Plenum），暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟的类型（Riser）。

3.楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆（Distribution Cables）；水平布线时，可选用可分支光缆（Breakout Cables）。

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”。

1-1光纤通信的优缺点各是什么？答与传统的金属电缆通信、微波无线电通信相比，光纤通信具有如下优点：(1) 通信容量大．首先，光载波的中心频率很高，约为2 X10^14Hz ，最大可用带宽一般取载波频率的10 %，则容许的最大信号带宽为20 000 GHz( 20 THz ) ；如果微波的载波频率选择为20 GHz ，相应的最大可用带宽为2 GHz。

两者相差10000 倍．其次，单模光纤的色散几乎为零，其带宽距离（乘）积可达几十GHz·km ；采用波分复用（多载波传输）技术还可使传输容量增加几十倍至上百倍．目前，单波长的典型传输速率是10 Gb ／s。

，一个采用128 个波长的波分复用系统的传输速率就是1 . 28 Tb / s .( 2 ）中继距离长。

中继距离受光纤损耗限制和色散限制，单模光纤的传输损耗可小千0 . 2 dB / km ，色散接近于零．( 3 ）抗电磁干扰．光纤由电绝缘的石英材料制成，因而光纤通信线路不受普通电磁场的干扰，包括闪电、火花、电力线、无线电波的千扰．同时光纤也不会对工作于无线电波波段的通信、雷达等设备产生干扰。

这使光纤通信系统具有良好的电磁兼容性。

( 4 ）传输误码率极低。

光信号在光纤中传输的损耗和波形的畸变均很小，而且稳定，．噪声主要来源于t 子噪声及光检测器后面的电阻热噪声和前置放大器的噪声．只要设计适当，在中继距离内传输的误码率可达10^-9甚至更低。

此外，光纤通信系统还具有适应能力强、保密性好以及使用寿命长等特点。

当然光纤通信系统也存在一些不足：( 1 ）有些光器件（如激光器、光纤放大器）比较昂贵。

( 2 ）光纤的机械强度差，为了提高强度，实际使用时要构成包声多条光纤的光缆，光统中要有加强件和保护套。

( 3 ）不能传送电力．有时需要为远处的接口或再生的设备提供电能，光纤显然不能胜任。

为了传送电能，在光缆系统中还必须额外使用金属导线．（4）光纤断裂后的维修比较困难，需要专用工具。

简述光纤结构光纤是一种高速的通信传输媒介，其结构是由两部分组成：光纤芯和包覆在芯外面的光纤套。

光纤芯是由高折射率的材料制成，通常采用二氧化硅（SiO2）或氟化物等材料。

而光纤套则是由低折射率的材料制成，常见的有氧化铝（Al2O3）或者聚合物等。

一、单模光纤结构单模光纤是指只能传输一条光信号的光纤。

其芯径非常小，只有几个微米，所以只能传输单一波长的光信号。

单模光纤主要由三个部分组成：芯、包层和涂层。

1. 芯单模光纤中心最细处为芯，其直径约为9μm至10μm左右。

芯是由高折射率材料制成，通常采用二氧化硅（SiO2）或者氟化物等材料。

2. 包层包层位于芯外面，其厚度约为0.5μm至1μm左右。

包层是由低折射率材料制成，通常采用氧化铝（Al2O3）或者聚合物等。

3. 涂层涂层是为了保护光纤而涂在包层外面的一层材料，通常采用聚合物材料。

二、多模光纤结构多模光纤是指可以传输多条光信号的光纤。

其芯径相对较大，可以传输多个波长的光信号。

多模光纤主要由三个部分组成：芯、包层和涂层。

1. 芯多模光纤中心较粗，其直径约为50μm至100μm左右。

芯是由高折射率材料制成，通常采用二氧化硅（SiO2）或者氟化物等材料。

2. 包层包层位于芯外面，其厚度约为0.5μm至1μm左右。

包层是由低折射率材料制成，通常采用氧化铝（Al2O3）或者聚合物等。

3. 涂层涂层是为了保护光纤而涂在包层外面的一层材料，通常采用聚合物材料。

三、双向传输光纤结构双向传输光纤是指可以同时传输两个方向的光信号的光纤。

其结构与单模光纤类似，但是在芯心处采用了一种特殊的结构，使得光信号可以同时进行正向和反向传输。

四、光纤缆结构光纤缆是由若干根光纤通过绞合、层绕等方式制成的一种电缆，可分为室内光缆和室外光缆两种。

其主要由四部分组成：内芯、填充物、护套和外护套。

1. 内芯内芯是由若干根光纤以一定规律排列组成的，通常采用PBT塑料或者聚乙烯等材料制成。

2. 填充物填充物主要是为了保证内芯稳定，避免产生弯曲等影响其传输性能的因素。

第二讲光网络结构体系及分类光网络是一种基于光传输技术的通信网络体系，它利用光信号作为信息的传输媒介，具有高带宽、长距离传输、低功耗等优点，被广泛应用在现代通信领域。

光网络结构体系和分类是指在光网络中，根据不同的架构和应用需求进行分类和组织的方式。

下面将从光网络结构体系和分类两个方面进行阐述。

一、光网络结构体系光网络结构体系通常包括三个层次：光核心网、光接入网和光用户网络。

1.光核心网层：光核心网是光网络的中枢部分，承载着大量的数据传输任务。

它利用光传输技术将数据在不同节点之间进行转发和交换，实现大规模网络的连接和通信。

光核心网通常采用光分组交换技术，将光信号分成一组一组的数据包进行传输，这样可以提高网络的带宽利用率和传输效率。

2.光接入网层：光接入网是将光信号传输到用户终端的网络环节。

它连接光核心网和光用户网络，是光网络和用户之间的桥梁。

光接入网有多种技术架构，包括光纤到户（FTTH）、光纤到楼（FTTB）和光纤到街（FTTC）等。

光接入网可以满足用户对高带宽、高速率传输的需求，实现用户之间的互联互通。

3.光用户网络层：光用户网络是指用户终端设备之间通过光网络进行通信和数据传输的网络层次。

它包括各种终端设备，如个人电脑、手机、智能家居设备等。

光用户网络可以通过光接入网连接到光核心网，实现与其他用户和网络资源的连接和通信。

二、光网络分类根据应用需求和网络规模的不同，光网络可以分为长途光网络和短距离光网络两种分类。

1.长途光网络：长途光网络主要用于实现大范围的传输，通常跨越数百甚至上千公里的距离，用于连接不同城市、国家或洲际之间的通信。

长途光网络通常采用的是光纤传输技术，利用光纤的低损耗和高带宽特性，实现对大量数据的高速传输。

长途光网络通常具有多个节点和交换中心，采用光分组交换技术和多路复用技术，具有高速率、大容量和灵活性的特点。

2.短距离光网络：短距离光网络主要用于局域网（LAN）和数据中心等小范围的通信需求。

《光纤通信》第二章光纤光缆讲课提纲浙江传媒学院 陈柏年一、光纤（Fibel ）：圆柱形介质光波导，作用是引导光能沿着轴线平行方向传输。

1、导光波（guided wave ）：光纤中携带信息、由纤芯和包层的界面引导前进的光波。

2、光纤的传导模：在光纤中既满足全反射条件又满足相位一致条件的光线束。

3、光纤的三层结构：（1）纤芯（core ），（2）包层（coating ），（3）涂覆层（jacket ）：包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层。

纤芯折射率为n 1，包层折射率为n 2，纤芯包层相对折射率差121n n n -D =4、光纤的分类：有多种分类的方法。

（1）按照光纤截面折射率分布：SIF （小容量、短距离，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传输），GIF （中等容量、中等距离，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传输）、双包层光纤（色散平坦光纤DFF 、色散移位光纤DSF ）、三角芯光纤（非零色散长距离光纤）；（2）按照光纤中传输模式数量：MMF ，SMF （光线以直线形状沿纤芯轴线方向传输）；（3）按照按光纤的工作波长：短波长（850 nm ）光纤，长波长（1310 nm 、1550 nm ）光纤；（4）按套塑（二次涂覆层）：松套光纤，紧套光纤。

二、光的两种传输理论（一）光的射线传输理论1、几何光学方法：基于射线方程，依据光线的斯奈耳反射定律和折射定律，研究光线的运动轨迹。

2、光纤的几何导光原理：光纤是利用光的全反射特性导光；3、突变型折射率多模光纤主要参数：（1）光线轨迹: 限制在子午平面内传播的锯齿形折线。

光纤端面投影线是过园心交于纤壁的直线。

（2）光纤的临界角θc ：只有在半锥角为θ≤θc 的圆锥内的光束才能在光纤中传播。

（3）数值孔径NA ：入射媒质折射率与最大入射角（临界角）的正弦值之积。

与纤芯与包层直径无关，只与两者的相对折射率差有关。

它表示光纤接收和传输光的能力， NA 通常为0.18～0.23。

关于光纤的知识点总结光纤的基本结构包括纤芯、包层和包覆层。

纤芯是光信号传输的主要部分，包层是用来保护纤芯并起到光波导的作用，包覆层则是用来保护光纤整体并增强其机械性能。

光纤的基本工作原理是利用全反射来限制光信号在纤芯内传输，并且减少光信号的衰减。

光纤的优点主要有带宽大、传输速度快、信号衰减小、抗干扰性强等。

这些优点使得光纤在通信领域得到广泛应用，如长距离通信、高速宽带接入、光纤传感等。

此外，光纤还被广泛应用于医疗和工业领域，如光纤内窥镜、光谱分析和激光焊接等。

在光纤通信领域，光纤传输系统主要包括光源、光纤、检测器和探测器等组件。

其中，光源主要用于产生光信号，光纤用于传输光信号，检测器用于接收和解码光信号，探测器用于监测光纤系统的工作状态。

光纤传输系统通过这些组件的相互配合，可以实现高速、稳定、安全的光信号传输。

光纤的制造工艺主要包括拉制法、浸镀法和溅射法等。

拉制法是最常用的光纤制造工艺，其主要过程包括预制棒制备、预拉制备、拉制和收线，并通过这一系列工艺流程，可以制备出高质量的光纤。

而浸镀法主要是利用光纤预拉制备的玻璃棒浸入气相腔中，通过化学反应得到光纤。

溅射法是一种将材料溅射到基片上的制备方法，通过控制溅射材料和基片的相对位置和温度，可以得到所需的光纤材料。

光纤的性能主要包括传输损耗、带宽、波长、色散和非线性等。

传输损耗是光信号在光纤中传输过程中损失的光功率，带宽是光纤支持的频率范围，波长是光信号的波长范围，色散是光信号在光纤中传输过程中频率的扩散，非线性是光信号在高功率或长距离传输过程中的非线性效应。

通过对这些性能的研究和优化，可以提高光纤的传输效率和性能稳定性。

光纤的发展趋势主要包括高带宽、长距离传输、低成本和多功能化等。

随着通信需求的增加，对光纤传输系统的带宽和距离要求也越来越高，因此未来光纤的应用将更加趋向于高速、稳定和长距禿传输。

而随着光纤制造技术的不断发展，光纤制造成本将会降低，使光纤技术的普及更加便宜。

光纤光学课后答案【篇一：光纤应用习题解第1-7章】>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。

单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。

纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。

3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。

4．相对折射率差的定义和物理意义。

n12-n22n1-n2a：d=2n12n1d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。

5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。

非固有损耗：杂质吸收，波导散射，光纤弯曲等。

6．分析多模光纤中材料色散，模式色散，波导色散各自的产生机理。

a：材料色散是由于不同的光源频率所对应的群速度不同所引起的脉冲展宽。

波导色散是由于不同的光源频率所对应的同一导模的群速度不同所引起的脉冲展宽。

多模色散是由于不同的导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度所引起的脉冲展宽。

7．单模光纤中是否存在模式色散，为什么？a：单模光纤中只传输基模，不存在多模色散，但基模的两个偏振态存在色散，称为偏振模色散。

8．从射线光学的观点计算多模阶跃光纤中子午光线的最大群时延差。

a：设光纤的长度为l，光纤中平行轴线的入射光线的传输路径最短，为l；以临界角入射到纤芯和包层界面上的光线传输路径最长，为linfc。

二、SDH传输设备技术要求（2.5G部分）目录1. 概述2. 比特率和帧结构3. 复用结构4. 传输设备类型及性能要求5. 系统接口6. 公务联络7. 可靠性要求1 概述1.1 本文件为光缆通信工程SDH传输设备和系统的技术规范。

1.2 本文件内所引用的ITU-T建议均是指ITU-T最新通过的建议。

对于那些在本文件中尚未作出明确规定的，而ITU-T已有建议的技术规范，应满足ITU-T最新建议。

对于到目前为止，ITU-T仍未形成最终建议的规范，投标方应在ITU-T形成最终建议以后，有义务将所供设备升级为符合ITU-T的建议。

1.3 投标方对本招标文件的每一条款必须逐条作出明确的答复，并写出具体技术数据和指标，否则视该条回答无效。

1.4 投标方应在投标文件中提供至少包括以下内容的中文和英文技术文件。

(1)设备的详细技术性能、功能和指标、工作原理、方框图、功耗、机架结构(容量、尺寸和重量)，机框构成和组架方案图等。

(2)设备所用激光器、光检测器和时钟等主要元器件的类型、生产厂家及其技术指标。

(3)设备的可靠性，包括MTBF或故障率(Fit)数据及其计算依据。

(4)所供各设备工厂验证测试报告。

1.5 投标方提供的SDH光纤数字传输设备类型必须是经过现场验证过的，并至少有以下数量的设称、地址、传真及电话号码，所供设备的详细类型、验收数据及应用地点等也应同时给出。

招标方保留证实所供设备性能的权力，如有必要，可到现场调查。

1.6 投标方所供设备和系统应与招标方已有的SDH传输网通道层中各通道(VC-4,VC-4-4C)互通，否则投标方应免费修改其设备和系统，保证与招标方SDH传输网通道层中各通道的互通。

1.7 本文件的解释权属于招标方。

2 比特率和帧结构2.1 比特率基本模块STM-1信号的比特率是155520kbit/s，STM-4信号的比特率是622080kbit/s，STM-16信号的比特率是2488320kbit/s。