光纤基本知识

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。

光纤通信知识点总结引言光纤通信是一种通过光纤传输光信号的通信技术，它使用光纤作为传输媒质，通过光的反射、折射和传播来实现信息的传输。

光纤通信具有带宽大、传输速度快、抗干扰性强、安全可靠等优点，因此在现代通信中得到了广泛的应用。

本文将对光纤通信的相关知识点进行总结，包括光纤通信的基本原理、组成结构、传输特点、光纤通信系统的组成和工作原理、光纤通信的发展趋势等内容。

一、光纤通信的基本原理1. 光的特性光波是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动又可以表现为微粒。

光波的主要特性包括波长、频率、相速度、群速度等。

2. 光纤的基本原理光纤是一种通过光的全反射来传输光信号的一种传输媒质。

它的基本结构是由一根纤维芯和包覆在外的包层组成，通过这样的结构使得光信号可以沿着光纤的传输方向不断进行反射和传播。

二、光纤通信的组成结构1. 光纤的结构光纤由芯和包层构成，芯是由单质或复合材料制成，包层是由低折射率的材料构成，使得光可以在芯和包层的界面上发生全反射。

2. 光纤的连接器连接器是光纤通信中的重要部分，它用于将光纤连接在一起，保证光信号的传输质量。

3. 光纤的光源和接收器光源是产生光波的设备，用于向光纤中输入光信号；接收器是用于接收光纤传输过来的光信号，并将其转换为电信号。

三、光纤通信的传输特点1. 带宽大光纤通信的带宽远远大于传统的铜线通信，可以传输更多的信息。

2. 传输距离远光纤通信的传输距离远远大于铜线通信，可以满足更长距离的通信需求。

3. 传输速度快光纤通信的传输速度远远快于铜线通信，可以实现更快的数据传输。

4. 抗干扰性强光纤通信的信号传输过程中不受电磁干扰，抗干扰性能强。

5. 安全可靠光纤信号传输过程中不会泄露电磁波，安全可靠。

四、光纤通信系统的组成和工作原理1. 光纤通信系统的组成光纤通信系统由光源、光纤、接收器、调制解调器、复用器、解复用器等组成。

2. 光纤通信系统的工作原理光源产生光信号，光信号经过调制解调器进行调制，然后通过光纤进行传输，接收器接收光信号并将其转换为电信号，经过复用器和解复用器将多个信号合并或分解，最终传输到目标设备。

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，光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。

光纤结构1、光纤（Optical Fiber）的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外由纤芯、包层和涂敷层三部分组成。

纤芯作用——传导光波成分——高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如P2O5）掺杂目的是提高纤芯对光的折射率包层作用——为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。

将光波限制在纤芯中传播成分——高纯度SiO2+极少量掺杂剂（如B2O3）掺杂目的是使折射率略低于纤芯折射率设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1>n2。

涂覆层作用——保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。

同时增加光纤柔韧性。

一次涂覆层：丙烯酸酯，有机硅或硅橡胶材料缓冲层：一般为性能良好的填充油膏二次涂覆层：聚丙烯或尼龙等高聚物光纤分类（1）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。

2）按折射率分布情况分类：光纤主要有三种基本类型：（多模阶跃折射率光纤）——纤芯折射率为n1保持不变，到包层突然变为n2。

这种光纤一般纤芯直径2a=50~80μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。

渐变型多模光纤（多模渐变射率光纤）——在纤芯中心折射率最大为n1，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2。

这种光纤一般纤芯直径2a为50μm，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。

单模光纤——折射率分布和突变型光纤相似，纤芯直径只有8~10 μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。

光纤知识1、光模块：常见两种，GBIC（较大，占单板空间较大，不方便端口密集部署，早期较多使用），SFP（小巧，方便插拨，便于端口密集部署，目前使用普遍）如下图：2、光纤接口类型：常见两种，SC（大方头，常用于局方ODF侧），LC（小方头，常用于设备侧）如下图：其它的接口类型如下图：3、光跳纤：指由于组网的需要，尾纤的两头需要不同的接头时就需要跳纤。

常见的有LC/SC。

如下图：4、单模光纤和多模光纤及对应光接口：单模光纤通常用于长距离传输，多模光纤用于短距离传输。

多模光口的中心波长850nm，单模光口的中心波长通常有两种，1310nm（用于中距长距传输）和1550nm（用于长距超长距传输）5、工程中的注意事项：未使用的光接口要关闭发射端，处于shutdown状态。

单模口近距离尾纤互连，要添加衰减量和接口类型都合适的光衰，否则会烧坏接口。

光衰如下图：整个光路上的任何部分光纤转弯半径不能小于4cm，否则会使用光信号衰减严重甚至无法导通。

未连接到光口的尾纤接头一定要安装保护帽，防止灰尘附着，下次使用时光路不通。

正常工作接收光功率小于过载光功率3－5dBm，大于接收灵敏度3－5dBm。

法兰盘引入的光功率衰减：每个接插件衰减应该小于0.3dBm。

光纤距离引入的光功率衰减：每公里光纤衰减应该小于0.8dBm。

单模口互连使用单模光纤，多模口互连使用多模光纤。

无论是路由设备之间还是路由设备与传输设备之间，都要求直连口中心波长一致，不能一端是1310nm、另一端是1550nm。

6、工程中的光路打环测试：一个光模块有两个接口，使用一对尾纤。

Tx（发送口），Rx （接收口）设备侧端口只要能够收到对端发过来的光，端口指示灯就会正常点亮，而不管对端是否收到自己的发光。

所以工程中为定位点到点间的导通故障常使用“打环”测试法。

案例：设备A的G1/0/0光口使用一对尾纤连接到局方ODF架，ODF架再使用一对尾纤和设备B 的G1/0/0光口相连。

光纤基础知识总结什么是光纤？光纤是一种细长且柔韧的纤维，由纯净的玻璃或塑料制成。

它可以传输光信号，用于光通信、光传感、光束导向等领域。

光纤由两部分组成：纤芯和包层。

纤芯是光信号传输的核心部分，包层可以保护纤芯并提高光信号的传输效率。

光纤的工作原理光纤的工作原理基于光的全反射现象。

当光从一个介质进入到另一个折射率较低的介质时，会发生全反射，这使得光可以在光纤中传输而不会损失太多信号。

光信号在光纤中的传输是通过内部的光纤界面进行的，这些界面由纤芯和包层之间的折射率差引起。

光信号通过多次全反射在纤芯内部传输，几乎不发生能量损失。

光纤的类型根据使用的材料和制造工艺的不同，光纤可以分为多种类型。

以下是常见的几种光纤类型：1.单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）：纤芯直径较小，适用于长距离传输，具有低损耗和高带宽的特点。

2.多模光纤（Multimode Fiber，MMF）：纤芯直径较大，适用于短距离传输，成本较低。

3.具芯光纤（Graded-Index Fiber，GI）：纤芯的折射率呈梯度分布，能够减少射出角度的折射和色散，提高传输速度。

4.光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）：利用周期性的结构改变来控制光的传播，具有广阻带、低损耗和高非线性等特点。

光纤的优点光纤相比传统的电缆和铜线具有许多优点，使得它成为现代通信和网络系统中的首选传输介质：•高带宽：光纤可以传输更多的信息，具有更高的数据传输速率。

•低损耗：光信号在光纤中传输的损耗非常小，可以实现长距离传输。

•抗干扰：光纤不受电磁干扰影响，能够在电磁环境较差的地方稳定工作。

•安全性能：由于光信号无法被窃听，因此光纤通信更加安全可靠。

•体积小、重量轻：光纤相比传统的电缆和铜线更加轻便，安装方便。

光纤的应用领域光纤在各个领域都有广泛的应用：1.通信网络：光纤是构建光纤通信网络的关键组成元素，应用于电话、互联网和有线电视等通信领域。

光纤光缆干货基础知识点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。

4.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。

光纤中由光源光谱成分中不同波长的不同群速度所引起的光脉冲展宽的现象。

5.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。

6.什么是截止波长？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。

7.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。

8.光时域反射计（OTDR）的测试原理是什么？有何功能？答：OTDR基于光的背向散射与菲涅耳反射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。

其主要指标参数包括：动态范围、灵敏度、分辨率、测量时间和盲区等。

9.常见光测试仪表中的“1310nm”或“1550nm”指的是什么？答：指的是光信号的波长。

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。