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光纤光缆笔记

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1_1绪论电通信分有限和无线光通信分有线（光纤）和无线光纤通信简介电通信：以电磁波作为信息载体以通信电缆或大气为传输媒介的通信方式光通信：激光光通信的雏形1.贝尔老电话话筒——透镜——孤光灯；200米话筒——透镜——硅光电池抛物镜听筒中；股光灯1.不是相干光2.白光散开角太大激光：相干光平行一、大气光通信优点：简单经济，机动灵活；缺点：1.受大气影响特别大。

天气好20~30dB/km;不好200dB/km2.传输不稳定3.场合受限，要求收发两地直线可见二、光通信系统的组成及分类1.光通信系统的组成信号——电发射机——光发送机——光纤——光中继——光接收机——电接收机——信号电发射机——调制信号模拟信号——载波通信数字通信——PCM通信光发送机——电信号与光信号的转换（直接调制/外调制）直接调制电信号——驱动电路——光源——光信号外调制驱动电路（光源——调制器（电信号））——光信号光中继——将失真的信号进行放大，整形再生；光放大器电放大量光/电——电放大——电光光接收机——光/电转化PIN/APO2.光纤通信系统分类1.传输信号性质包括：模拟传输和数字传输1.按传输波长和光纤类型分短波（850nm）多模光纤1310 单模光纤长波1310nm 多模光纤1550 单模光纤三、光纤通信的发展及历程1.探索时期的光通信●原始光通信（烽火台旗语）●1880年贝尔光学电话●1960年maiman 红宝石激光器3.现代光通信——光纤通信（1970）●30年代衰减：1000dB/km●1966年美籍华人：高锟●1970年20dB/km●1972年 4 dB/km（这两个康宁）●1973年 2.5 dB/km●1974年 1.1 dB/km （这两个贝尔实验室）我国于1977年武汉邮电科学院 3 dB/km1_2 光纤通信的特点及应用一、光纤通信的优点●传输频带宽，容量大1014HZ●损耗低，中继距离比较长●抗电磁干扰能力强●保密性好●体积小重量轻●节省有色金属材料●软化温度高，不产生火花，防雷电二、缺点●抗拉强度低●连接困难●材料提供要求高●光纤弯曲半径不能太小●光直接放大困难1-3 光的性能一、电磁波谱图300um 远红外光25um红外光15um 近红外光0.76um 可见光0.39um 紫外线0.006um无线电波红外线可见光紫外线X射线Y射线光纤0.8~1.8um(167~375Hz)二光的反射与折射当入射角大于折射角时，才能发生全反射全反射是光信号在光纤中传输的必要条件三光的干射1.相干波——由频率相同，传播方向相同，位相相同或位相差值恒定的两个波源发生的波是相干波：在传输过程中，加强的地方始终加强；减弱的地方始终减弱2.获得相干光的方法，同出一点，一分为二，各行其路，合二为一见图分波阵面法分振幅法四光的衍射（菲尼尔和幅朗斯衍射）绕过障碍物继续向前传播五、光的偏振自然光：大量原子，不同方向偏振：自然光通过某种方法只保持某个方向的光部分偏振光：（一个加强）线偏振光：只剩一个六、光的吸收、色散和散射（吸收和散射是形成损耗的原因）1.吸收——光通过介质后，光强度减弱的现象（与波长λ有一定关系）α为吸收系数L为介质厚度与波长有一定的关系——选择性吸收与波长无关——普遍性吸收（空气，水）3.色散：介质的折射率随入射波的波长改变而改变的现象正常色散：λ增大n 减小n=a+b/λ2+ c/λ4非正常色散：λ增大n 增大散射：光通过某种不均匀介质时，偏离原来的传播方向β代表散射系数线性散射（瑞利散射——散色离子/米氏散射）非线性散射（拉曼散射/布里渊散射）七、激光laser（光受激辐射放大）自发辐射——不是相干光受激辐射——形成激光相干光受激吸收激光形式：必须有产生激光的物质——激活物质（亚稳态）必须能形成粒子数反转分布的激励源必须完成频率选择的光学谐振腔激光的特点 1.单色性好，2.方向性好第二章光通信的基本原理2-1 概述一、光纤结构1.纤芯、包层、涂覆层多模纤芯：50~62.5um单模纤芯：4~10um包层：125um二光纤种类按材料分：石英光纤，塑料光纤，多组分玻璃，液纤、氟化物按传输模式分：多模、单模按折射率分：阶跃型、渐变型按工作波长分：短波长、长波长，超长波长按套塑结构分：松套、紧套1.按材料分：●石英光纤：以二氧化硅为主，掺杂P, Ge, B氧化物NSiO2=1.458 NP2O5=1.5 NGeO2=1.48~1.50 NB2O5=1.45（折射率）特点：衰减小，强度和可靠性好，但工艺较难●塑料光纤纤芯——PMMA\ PS\PC\包层——氟聚物衰减=50dB/km●多组分玻璃光纤二氧化硅的百分之几十，掺杂了较多碱金属，碱金属氧化物的光纤特点：加工工艺较易、衰减大、强度和可靠性差●液芯光纤衰减——40dB/km 通常用传感光纤●氟化物光纤2.按传输模式分●多模光纤（MMF）●单模光纤（SMF）基模（一个模式，两个偏振模）尺寸：4~10um3.按折射率分●阶跃型光纤（纤芯和包层折射率均匀分布）●渐变型光纤（n1（纤芯折射率）自内向外逐渐减小）4.按工作波长分●短波长（0.8~0.9）●长波长（1~1.8）●超长波长（2um）2_2用射线理论分析光纤的导光原理一、1.几何学习法——射线理论（λ——0时，将光看做一条射线）2.波动学习法——波动动理论（λ较小是，用麦克斯韦方程式）1.子午线：一束光线摄入光纤后，始终在包含光纤轴心线的平面内进行传输，并且在一个周期内与轴心线相交两次；2.斜射线：不在固定的平面内进行传输而且也不与轴心线相交的线。

二、阶跃型折射光纤的导光原理三、渐变型折射光纤的导光原理光纤性能参数1.相对折射率差△△=（n1²-n2²）/2 n1²=（n1-n2）/n1渐变型△=（n²（0）-n2²）/2 n²（0）2.数值孔径NA孔位角：临界端面入射角θc数值孔径NA：孔位角在媒介折射率n0与孔位角正弦值的乘积？NA=n0*sinθc (n0=1(空气)= （n1²-n2²）0.5=n1（2△）0.5NA范围：0.18~0.24渐变型：局部数值孔径公式：最大数值孔径公式：计算题：1.某阶跃型折射率光纤的n1=1.50 △-0.01试求1.包层的折射率，n2 （1.48） 2.光纤的数值孔径NA2.n1=1.48,n2=1.46的阶跃型光的数值孔径是多少，最大的入射角是多少？0.242 ；14°3.模场直径（单模光纤）模场——单模光纤中基模的电场强度随空间变化的分布E（r）模场直径——E（r）最大值在1/e处所对应的直径4.截止波长λc能以单模方式进行信号传输的最小波长二光纤的几何特性参数1.包层直径：D，最大直径与最小直径的均值2.纤芯直径：（多模光纤）d, 最大直径与最小直径的均值3.纤芯/包层不圆度：e=（最大芯层直径减去最小芯层直径）除以芯层直径*100%＜6%E=（最大包层直径减去最小包层直径）除以包层直径*100%＜2%4.纤芯/包层同心度：c=x/d*100% (x＜0.5um2_3 光纤的模式一、模的概念及特点电磁波包括：●横电磁波TEM——传播方向上既无电场分量也无磁场分量●横电波TE——传播方向上无电场分量有磁场分量●横磁波TM——传播方向上有电场分量无磁场分量●混合波HE——传播方向上既有电场分量也有磁场分量模式：以一角度射入光纤端面并且能在纤芯和包层界面处完成全反射的光线就是一个模式。

特点●光线方向代表电磁场方向；●光纤中传输的模式是有限的；●不同的模所受的衰减不同●θ≤θc 并且能在纤芯和包层界面形成全反射的光成为传导模；θ＞θc 不能在纤芯和包层界面形成全反射的光成为辐射模；●基模——在纤芯和包层界面形成的放射角为零的模低次模——相对来讲，与光纤轴线夹角小的模高次模——相对来讲，与光纤轴线夹角大的模二、模变换光线在传输过程中遇到不均点（界面）时传输方向发生改变的现象；现象：1.低次——高次增大损耗2.高次——低次改善色散三、光纤中传输模数的计算V-归一化频率（公式）例一：多模阶跃光纤中n1=1.50,相对折射率差△=0.01，入射光波长λ=1.30um,纤芯半径a=25um,求N（传输模数）328（取整数）单模传输条件：0＜v≤2.40483 （公式）例二：阶跃型光纤n1=1.50，入射光波长λ=1.31um,1.当△=0.25为单模传输光纤芯径，a应取多大；0.4732.若取芯径a=5um,△怎样才能保证单模传输？2-4 光纤的传输损耗一、损耗的定义损耗——光信号在光纤传输中随传输距离的增大，光功率逐渐减小衰减系数（损耗系数）α——光信号传输单位长度光线后所损失的光功率的分贝数公式例1.当工作波长为λ=1.31um,某光纤的损耗系数为0.50dB/km,若最初射入光纤功率。

二损耗的种类损耗●吸收损耗（本征、杂质、原子缺陷）●散色损耗（线性、非线性、波导）●其他损耗（连接、宏弯、微弯）1.吸收损耗1.本征吸收损耗——由光纤材料本身引起的1.红外吸收——Si-O键影响长波长，吸收峰9.1um 12.3um 21.3um1010dB/km(吸收峰尾部影响到工作波段损耗)2.紫外吸收——影响短波长2.杂质吸收损耗1.过渡金属离子引起的损耗IPPb时(瑞利散色损耗+本征损耗=理论损耗最低值)2.OH-基振波长 2.73um二振波长 1.83um(65dB/km)三振波长 2.95um3.原子缺陷损耗0.63um(有吸收峰)2.散射损耗线性散射损耗（1.瑞利散射损耗I∝1/λ4；2.米氏）非线性散射损耗能量过大，集中，产生波导结构散射损耗0.01~0.04 dB/km3.其他损耗连接损耗：光纤连接时由于光纤端面不平整或轴心偏移（≤10%）而产生的损耗宏弯损耗传输模——辐射模长期应用R弯＞150D；短期应用R弯＞100D微弯损耗同宏弯损模的弯换引起损耗？成缆侧压力，温度变化（缩胀不同长生一些力而微弯）三、损耗光波曲线（见P171）2_5 光纤的色散特征一、基本概念1.色散：光脉冲在光纤中传输一定距离后，其波形发生了时间上的展宽色散大小用时延差来描述（光脉冲中不同模式或不同频率的成分传输同样距离引起的时延差）影响：通信距离；通信容量2．带宽（频域角度）色散（时域角度）光功率下降一半所对应的频率为带宽光带宽（公式）电带宽（公式）3.色散和带宽的关系B W=A/△τ= A/（τ/l）=Bτ*L A —波形系数0.44二、色散的种类及产生原因1.模式色散ζm ：光纤中不同模式在同一波长下传输速度（渐变）或路程不同（阶跃）而引起的时延差 只有多模光纤存在模式色散 大小主要取决于光纤的折射率分布。

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主干光缆知识点总结

主干光缆知识点总结

主干光缆知识点总结一、光缆概述光缆是一种由一根或多根光学纤维和外层护套组成的传输线路，用于光通信和光传感等应用。

光纤是一种能够将光信号传递的线导体，由两种不同的材料——纯净的玻璃或塑料纤维组成。

光缆通常由内芯、包层、强化材料、外护套等部分组成。

二、光缆的分类1. 按用途分类（1）通信光缆：用于电信、宽带、移动通信等领域的通信传输；（2）专用光缆：用于特殊领域的光传感、医疗、能源等应用。

2. 按光纤类型分类（1）单模光缆：能够传输单一光模式的光缆，适用于远距离和高吞吐量的传输；（2）多模光缆：能够传输多种光模式的光缆，适用于短距离和低吞吐量的传输。

3. 按结构分类（1）敷设光缆：用于埋地、架空等敷设方式；（2）室内光缆：用于楼内、机房等室内环境的光缆；（3）自支撑光缆：能够在无支撑的条件下自持自敷设的光缆。

三、光缆的组成1. 光纤：光缆的核心部分，用于传输光信号的载体，通常由石英玻璃或塑料材料制成。

2. 包层：包裹在光纤外部的材料，用于保护光纤，并使光信号得以传输。

3. 强化材料：用于增强光缆的抗拉强度，通常由套管或钢丝绳等材料组成。

4. 外护套：包裹在光缆外部的保护层，用于防水、防潮、防腐蚀。

四、光缆的特点1. 高带宽：光纤传输具备很高的带宽，能够支持大容量的数据传输。

2. 低损耗：在光纤传输过程中，光信号的损耗非常小，可以实现长距离的传输。

3. 抗干扰：光纤传输中不受电磁干扰的影响，能够保证信号的稳定传输。

4. 轻量化：相比传统的铜质电缆，光缆具有更轻、更薄的特点，便于敷设和维护。

5. 安全可靠：光缆不易被雷击、耐火、耐腐蚀，具有较高的安全性和可靠性。

五、光缆的敷设1. 埋地敷设：主要应用于城市道路、铁路、高速公路等地下敷设场景，需进行管道铺设和标准埋深。

2. 架空敷设：主要应用于电力杆、电信杆等高空环境的敷设，需要进行挂线或置管敷设。

3. 室内敷设：主要应用于楼内、机房等室内环境的敷设，需考虑环境温湿度、气候条件等因素。

(完整word版)光纤光缆的基础知识

(完整word版)光纤光缆的基础知识

光纤光缆的基础知识一、光纤1．光纤的定义光纤是光导纤维的简称，即用来通光传输的石英玻璃丝。

2．光纤的结构组成和作用1）光纤的构成：光纤是由光折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成，为了保护光纤不受外力和环境的影响，在包层的外面都加上一层塑料护套（也叫涂覆层）。

2）光纤各组成部分的作用：纤芯：siO2+GeO2（作用是导光通信)包层：siO2(作用是使全反射成为可能)涂覆层：光固化丙烯酸环氧树脂或热固化的硅酮树脂（作用是防止光纤表面受损产生微裂纹，将光纤表面与环境中的水分、化学物质隔开,防止已有的微小裂纹逐步生长扩大)3．光纤的分类A：按组成光纤的材料分类：玻璃（石英）光纤、塑料光纤；B:按光纤横截面上折射率分布分类：有突变型光纤（普通单模光纤)、渐变型光纤(多模光纤）、阶跃型光纤等；C:按光纤传输模式分类：多模光纤、单模光纤等.单模光纤中光偏振状态要传输过程中是否保持不变，又可分为偏振模保持光纤和非偏振模保持光纤；D：按工作波长窗口分类：长波长光纤和短波长光纤等注：单模光纤是指只能传输一种模式（基模或最低阶模）的光纤，其信号畸变很小。

多模光纤是一种能承载多种模式的光纤，即能够允许多个传导模的通过。

模是指光在光纤中的传输方式（单模/多模）。

单模光纤具有很小的芯径，以确保其传输单模，但是其包层直径要比芯径在十多倍，以避免光的损耗。

单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点，作为一种理想的光通信媒介,在全世界得到及为广泛的应用。

4．光纤的特性A：几何特性和光学特性（主要针对单模光纤）纤芯直径：A、多模光纤（50um/62。

5um两种标称直径）B、单模光纤(8.3um）包层直径：125。

0±1.0um包层不圆度:≤1。

0％涂层外径：245±5.0um纤芯、包层同心度：≤0。

5um翘曲度：曲率半径≥4.0m模场直径：指光纤中基模场的电场强度随空间的分布。

它描述了单模光纤中光能集中程度的参量。

光纤知识珍贵笔记

光纤知识珍贵笔记

1、什么时候需要使用光纤？以广本厂为例：超过100米时使用光纤（单模多模皆可），超过500米时使用单模光纤2、单模光纤与多模光纤的区别？区别一般只在于传输距离，距离如果较近可选择使用多模，如果较远则使用单模。

以模块来说，单模模块比多模模块贵；以传输介质来说，多模光纤比单模光纤贵；以设备来说，多模设备比单模设备贵。

以特性来说，单模模块通常既可在单模光纤上运行，亦可在多模光纤上运行(只不过损耗会增大)，而多模模块只限于在多模光纤上运行。

3、如何区分单模模块与多模模块？外观来看的话，多模模块一般比较粗糙，单模模块比较精细；主要看模块上面的参数，多模的波长一般为850nm和1300nm，单模波长一般为1310nm 和1550nm；多模波长一般为短波，单模波长一般为长波；单模模块的特性如下图：波长为1310nm，蓝色拉环代表单模模块；多模模块的特性如下图：波长为850nm，黑色拉环代表多模模块；现在很多光纤模块都不标明速率了，不过我们可以观察拉环的颜色和是ＳＭ（单模）或ＭＭ（多模）来判断，如下：4、如何区分单模光纤与多模光纤？我们一般所提到的光纤，一般指的是室内光缆；室内光缆一般用于网络设备之间的跳线，如下图：室外光缆一般用于高空架设或埋到地下，如下图：对于室内光纤的辨别，主要是看颜色，黄色为单模，橙色为多模，如下：5、光纤跳线相关知识6、光模块分类SFP 光模块可选波长：850nm,1310nm,1490nm,1550nm,CWDM,DWDM 速率：0－10GDDM：可选SFP RJ45电口模块接口：RJ45,COPPER速率：10/100/1000M自适应,强制1000MDDM：可选XFP 光模块可选波长：850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM 速率：10GGBIC 光模块可选波长：850nm,1310nm,1490nm,1550nm,CWDM,DWDM 速率：1.25GGBIC RJ45电口模块接口：RJ45,COPPER速率：10/100/1000M自适应,强制1000MSFP+ 光模块可选波长：850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM 速率：10GX2 光模块可选波长：850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM 速率：10GXENPAK 光模块可选波长：850nm,1310nm,1270nm,1330nm,CWDM,DWDM 速率：10G7、其它知识光端盒机箱式粗波复用器。

光纤光缆基础35小知识

光纤光缆基础35小知识

光纤光缆基础35小知识英文回答：1. Optical fiber is a thin, flexible strand of glass or plastic that is used to transmit light signals.2. Optical fibers are used in telecommunications, data networks, and other applications where high-speed, long-distance data transmission is required.3. Optical fibers are made of a core, which is the innermost part of the fiber and carries the light signals, and a cladding, which is the outer part of the fiber and reflects the light signals back into the core.4. The core of an optical fiber is typically made of glass or plastic, and the cladding is typically made of a different material, such as plastic or metal.5. The refractive index of the core is higher than therefractive index of the cladding, which causes the light signals to be reflected back into the core.6. The refractive index of a material is a measure of how much the material bends light.7. The diameter of the core of an optical fiber is typically between 8 and 125 micrometers.8. The diameter of the cladding of an optical fiber is typically between 125 and 250 micrometers.9. The numerical aperture (NA) of an optical fiber is a measure of how much light the fiber can accept.10. The NA of an optical fiber is determined by the refractive index of the core and the refractive index of the cladding.11. The attenuation of an optical fiber is a measure of how much light is lost as it travels through the fiber.12. The attenuation of an optical fiber is typically expressed in decibels per kilometer (dB/km).13. The bandwidth of an optical fiber is a measure of how much data the fiber can transmit.14. The bandwidth of an optical fiber is typically expressed in gigabits per second (Gbps).15. The dispersion of an optical fiber is a measure of how much the light signals spread out as they travelthrough the fiber.16. The dispersion of an optical fiber is typically expressed in picoseconds per kilometer (ps/km).17. Single-mode optical fibers have a core diameter of8-10 micrometers and can transmit only one mode of light.18. Multi-mode optical fibers have a core diameter of50-125 micrometers and can transmit multiple modes of light.19. Single-mode optical fibers are used for long-distance data transmission, while multi-mode optical fibers are used for short-distance data transmission.20. Optical fiber connectors are used to connectoptical fibers together.21. Optical fiber splices are used to join two optical fibers together.22. Optical fiber amplifiers are used to boost the power of light signals as they travel through the fiber.23. Optical fiber transceivers are used to convert electrical signals to optical signals and vice versa.24. Optical fiber multiplexers are used to combine multiple optical signals onto a single fiber.25. Optical fiber demultiplexers are used to separate multiple optical signals from a single fiber.26. Optical fiber couplers are used to split an optical signal into two or more signals.27. Optical fiber circulators are used to direct light signals in a specific direction.28. Optical fiber isolators are used to prevent light signals from traveling in the wrong direction.29. Optical fiber attenuators are used to reduce the power of light signals.30. Optical fiber polarizers are used to control the polarization of light signals.31. Optical fiber taps are used to monitor the traffic on an optical fiber.32. Optical fiber sensors are used to measure various parameters, such as temperature, pressure, and strain.33. Optical fiber lasers are used to generate lightsignals.34. Optical fiber amplifiers are used to amplify light signals.35. Optical fiber networks are used to transmit data over long distances.中文回答：1. 光纤是一种由玻璃或塑料制成的细而柔韧的线缆，用于传输光信号。