光纤通信基础知识

一、光纤通信的基本知识（一）光纤通信的概念1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。

结果使观众们大吃一惊。

人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。

这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是由于全反射的作用，由于水等介质密度由于比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。

表面上看，光好像在水流中弯曲前进。

后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。

由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。

（视频）光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

（视频）（二）光纤通信的发展光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。

采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。

中国光纤通信已进入实用阶段。

（三）光纤通信的优缺点1、光纤通信的优点现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：①频带宽，通信容量大。

光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。

频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。

光纤通信原理及基础知识光纤通信是一种利用光信号传输信息的通信技术。

它基于光波在光纤中的传输，具有高带宽、低损耗、抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。

下面将介绍光纤通信的原理和一些基础知识。

1.光纤通信原理光纤通信的原理基于光的全内反射。

光纤是由一个或多个折射率不同的材料构成，光信号通过光纤中的光核进行传输。

当光信号从一个折射率较高的材料传到折射率较低的材料时，会发生全内反射，光信号会在光纤中沿着光核一直传输。

光纤通信系统主要包括光源、光纤和光接收器三个部分。

光源产生光信号并将其注入光纤中，光纤将光信号传输到目标位置，光接收器将光信号转化为电信号进行处理。

这样就完成了光纤通信的整个过程。

2.光纤类型根据应用场景和使用材料的不同，光纤可以分为多种类型。

常见的光纤类型有单模光纤和多模光纤。

单模光纤（Single-Mode Fiber，SMF）是一种具有较小光纤芯径的光纤，适用于远距离传输。

它可以在光纤中传输一个光模式，具有较低的传输损耗和较小的色散效应。

单模光纤主要用于长距离通信和数据传输。

多模光纤（Multi-Mode Fiber，MMF）是一种具有较大光纤芯径的光纤，适用于短距离传输。

多模光纤可以在光纤中传输多个光模式，但由于折射率不同，不同光模式的传输速度会有差异。

多模光纤主要用于局域网、数据中心等短距离通信场景。

3.光纤连接方式光纤连接主要有两种方式：直连和连接器。

直连是将两根光纤通过激光焊接技术直接连接起来。

直连具有较低的插损和回波损耗，但连接时需要专业操作，一旦连接失败将无法更换。

连接器是将光纤端面抛光并用连接器将两根光纤连接在一起。

连接器具有灵活性，连接和更换方便，但具有一定的插损和回波损耗。

4.光纤通信的关键参数光纤通信中，有几个重要的参数需要关注。

带宽是指光纤传输信号的频率范围。

带宽越大，传输速率越高。

损耗是光信号在光纤中传输时丢失的能量。

损耗越小，信号传输的距离越远。

色散是指光信号在光纤中传输时信号传播速度与光波长之间的关系。

光纤通信原理及基础知识
一、光纤通信原理
光纤通信的核心技术是光子学，它是利用光纤光缆中的光纤对光信号进行传播和传输。

光纤光缆是一种由多根光纤缆组成的电缆，用来传输可见光或近红外波长范围内的光信号。

它包含一根中心的内管，围绕着由若干根绝缘光缆组成的外面，以及外面包裹的电缆套管。

光纤具有比一般电线传输快和体积小的优势。

而且它可以传输的信息量比一般电线传输的信息量大得多，在数据传输，广播和电视节目传输，网络传输，数据中心和建筑物的内部数据传输，机场、地铁和高速列车的安全监控等场合有广泛的应用。

二、光纤通信基础知识
1、光纤的基本结构
光纤是由内管、纤芯、护套和外皮组成的。

内管是光纤的中心，由若干根细细的玻璃或塑胶的纤维组成，用来把发出的信号紧密包裹起来；纤芯则由抗光折射率差异的介质层组成，可以实现光子的数字信号传输；护套是中心纤芯的保护层，由特殊的材料构成，用以抗折和抗磨损；。

光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍一、光纤通信概述光纤通信是一种基于光纤传输信息的技术，它利用光的特性实现信号的传输和处理。

与传统的铜线和无线通信相比，光纤通信具有更高的带宽、更低的信号衰减和更远的传输距离等优点，因此成为国际上普遍采用的通信方式之一。

光纤通信系统通常由三部分组成：光源、传输介质和接收器。

其中，光源产生光信号，光纤负责传输；光接收器接收信号并将其转化为电信号。

光源可以是半导体激光器、发光二极管等，而光接收器则可以是光电二极管、光二极管等。

光纤通信系统具有以下优点：1.高速传输：光纤的传输速度很快，可达到每秒数十亿位的传输速率，远高于传统的铜线通信。

2.信号衰减小：由于光纤中传播的是光信号，而光信号的衰减比电信号小很多，因此在长距离传输时，光纤的信号衰减相对较小，传输质量更好。

3.安全可靠：由于光信号无法被窃听和干扰，因此光纤通信更安全可靠。

二、光纤和光缆基础知识介绍1. 光纤光纤是将光束导入硅基、石英等材料中传播的一种技术。

一般由芯、包层和包覆层组成。

芯是载流介质，包层是用来防止信号泄漏的介质，包覆层是用来保护光纤的外层。

光纤的类型主要有多模光纤和单模光纤两种。

多模光纤的芯的直径一般为50或62.5微米，单模光纤的芯的直径只有几个微米左右。

单模光纤的优点在于传输质量更好，由于芯的直径小，所以功率损失更少，传输距离也更远，但造价也较高。

2. 光缆光缆是用来保护和传输光纤的一种材料。

它主要由光纤、护套、铠装层和防水层等组成。

光缆的护套一般由PVC、LSZH和PE等材料构成，不同的护套材料具有不同的特性，一般用于不同的场合。

光缆比较脆弱，需要特别的保护，因此在光缆的外层一般要铺设防水层、铠装层等来进行保护。

其中的防水层主要作用是保护光缆不能被水泡，铠装层则是为了防止外力对光缆的影响。

三、总结光纤通信是一种现代化的通信技术，它具有高速传输、信号衰减小和安全可靠等优点。

光纤通信系统由光源、传输介质和接收器三部分组成。

一、光学通信基础光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。

光传输原理：光在从一种介质到另外一种介质传播过程中，在两种介质表面会产生光的折射和反射；所以若需要光作为信息载体在理想无损耗的情况下传输信息，则纤芯的折射率要大于纤芯包层，入射光角度要大于临界角，光会在光纤中产生全反射（1），延光纤进行传输。

传输波长：不同波长的光在同一光纤中传输，其色散、散射、损耗都不同，为满足光纤传输过程中损耗最小，主要以850窗口、1310窗口（最适用单模光纤）、1550nm窗口（最适用多模光纤）波长作为常用通信波长。

光纤：光纤主要分为单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF），多模因传输模式复杂，光纤端面大，损耗大，只适用在短距离多种模式的场景；针对于PON传输业务，都基于单模光纤传输。

光学上把具有一定频率，一定的偏振状态和传播方向的光波叫做光波的一种模式。

光纤连接头分以下几类，又以端面是否为平面或斜面分为PC和UPC。

PON传输领域主要以SC/PC光纤为主，特殊情况特殊处理。

WDM：波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；二、光模块相关指标：1. 眼图：光眼图是包含从“000”到“111”的所有光电平的状态组叠加成的图形；通常取眼图仪的1.25UI眼图显示来分析眼图指标。

2. 平均光功率（AOP）光逻辑电平1和逻辑电平0的功率平均值。

光功率单位常用毫瓦(mW)和分贝毫伏(dbm)表示，dbm=10*lg(mW)。

测试方法：使用手持光功率计，选择被测光波长，将光纤接入光功率计得出读数。

注光眼图仪中有平均光功率的测量项，但存在内部插损、未校准、分光插损、统计方式差异等会造成和手持光功率计读数有较大差异，不建议以眼图仪中测量值为准。

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。

图中的话机、移动台等是用户终端设备。

它的作用是将话音信号转换成电信号，或者进行反变换。

光纤光缆基础知识1. 光纤的结构是怎么样的？光纤裸纤一般分为三层：纤芯、包层和涂覆层。

光纤的结构：光纤纤芯和包层是由不同折射率的玻璃组成，中心为高折射率玻璃纤芯(掺锗二氧化硅)，中间为低折射率硅玻璃包层(纯二氧化硅)。

光以一特定的入射角度射入光纤，在光纤和包层间发生全发射（由于包层的折射率稍低于纤芯），从而可以在光纤中传播。

涂覆层的主要作用是保护光纤不受外界的损伤，同时又增加光纤的柔韧性。

正如前面所述，纤芯和包层都是玻璃材质，不能弯曲易碎，涂覆层的使用则起到保护并延长光纤寿命的作用。

2.光缆的组成光纤由纯石英以特别的工艺拉丝成比头发还细中间有几介质的玻璃管，它的质地脆易断，因此需要外加一层保护层。

光纤外层加上塑料保护套管及塑料外皮就成了光缆。

光缆包含光纤，光纤就是光缆内的玻璃纤维，广泛上来说光纤是光缆，都是一种传输介质。

但严格意义上讲，两者是不相同的产品，光纤和光缆的区别：光纤是一种传输光束的细而柔软的媒质。

多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。

所以光纤是光缆的核心部分，光纤经过一些构件极其附属保护层的保护就构成了光缆。

3.光纤的工作波长？光是由它的波长来定义，在光纤通信中，使用的光是在红外区域中的光，此处光的波长大于可见光。

在光纤通信中，典型的波长是800到1600nm，其中最常用的波长是850nm、1310nm和1550nm。

在选择传输波长时，主要综合考虑光纤损耗和散射。

目的是通过向最远的距离、以最小的光纤损耗来传输最多的数据。

在传输中信号强度的损耗就是衰减。

衰减度与波形的长度有关，波形越长，衰减越小。

光纤中使用的光在850、1310、1550nm处的波长较长，故此光纤的衰减较小，这也导致较少的光纤损耗。

并且这三个波长几乎具有零吸收，最为适合作为可用光源在光纤中传输。

4.最小色散波长和最小损耗波长在目前商用光纤中，什么波长的光具有最小色散？什么波长的光具有具有最小损耗？1310nm波长的光具有最小色散，1550nm波长的光具有最小损耗。