无源光通讯基础知识培训

按照光纤的模式分类
单模（Single-Mode）：中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm)， 只能传一种模式的光。模间色散很小，适用于远程通讯。要求光源谱宽 要窄，稳定性要好。 多模（Multi-Mode）：中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模 式的光。模间色散较大，限制了传输数字信号的频率和距离，一般几公 里。
多根光纤中传输的光能量合成到一根光纤中。 光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多个输入端
和多个输出端的光纤汇接器件。常用M×N来表示一个分路器有M个输
入端和N个输出端。1×2、1×4、2×2等。
光纤分路器的类型： 光分路器按分光原理可以分为：
熔融拉锥型（光纤型）
平面波导型(PLC SPLITTER)。
光纤跳线在使用中应当注意哪些问题：
1、使用前必须将光纤跳线陶瓷插芯和插芯端面用酒精和脱脂棉擦拭干 净。 2、使用时光纤最小弯曲半径不小于30mm。
3、保护插芯和插芯端面，防止碰伤、污染，拆卸后及时带上防尘帽。
4、激光信号传送之时请勿直视光纤端面。
5、出现人为及其它不可抗因素损坏时应及时更换损坏的光纤跳线。
主要技术指标 （1） 插入损耗。 （2） 附加损耗。 （3） 分光比。 （4） 隔离度。 光纤分路器的优点 1、附加损耗低 2、方向性好 3、偏振敏感性低 4、高性价比 5、环境和机械稳定性高
光衰减器基本原理：
在玻璃基片上蒸镀透射系数（或反射系数）变换较小的金属膜， 使通过镀膜玻璃片的光功率被膜层材料吸收一部分，光强度受到衰 减。
光纤跳线3D端面几何尺寸示图
曲率半径： 10~25mm(PC),7~12mm(APC)
光纤高度： -100~100nm
顶点偏移： 0~50um
光学指标 • 插入损耗 指光纤中的光信号通过连接器后，其输出光功率相对输入光 功率的比率的分贝数，其表达式为：
p out IL = -10Log p in
无源光通讯基础知识培训
罗小英 2013-5-16
目录
定义：需要外加能源驱动工作的光电子器件 分类： 半导体激光器LD（VCSEL,FP,DFB） 半导体光探测器PT（PD PIN APD) 光纤激光器 光放大器 光波长转换器 光调制器 光开关/路由器
这些器件是光发射、光接收机和光中继器的关键器件，和光纤一 起决定着基本光纤传输系统的水平。
光连接器—LC 型
采用操作方便的模块 化插孔(RJ)闩锁机理制 成。其所采用的插针和 套筒的尺寸是普通SC、 FC等所用尺寸的一半， 为1.25mm。这样可以 提高光配线架中光纤连 接器的密度。 目前，在单模方面， LC类型的连接器实际已 经占据了主导地位，在 多模方面的应用也增长 迅速。
清洗的方法是：用裹有医用药棉的牙签或竹签蘸酒精，对适配器的陶瓷 套筒进行清洗，再用不蘸酒精的裹有医用药棉的牙签或竹签送入套筒进 行清洗，最后用吹气球清除残留在套筒内壁上的残留物。在日光灯下观 看陶瓷套筒的清洁度，不允许有任何杂质。否则，重新做清洁工作。
pr RL= -10Log pi
p r —— 后向反射光功率 p0 —— 输入光功率
回波损耗越大越好，以减少反射光对光源和系统的影响。 实际应用的连接器，插针表面经过了专门的抛光处理，可以 使回波损耗更大，一般不低于45dB 。
Hale Waihona Puke 光纤连接器的技术指标:光连接器—FC型 这种连接器最 早是由日本NTT研 制。FC是Ferrule Connector的缩写， 表明其外部加强方 式是采用金属套， 紧固方式为螺丝扣。 优点： 结构简单， 操作方便， 制作容易。
光衰减器用途：
主要用于光纤通信系统的特征测试和其他测试中，对光有一 定的衰减量的器件，根据衰减量的变化，可分为固定衰减器和可 变衰减器
光隔离器 隔离器由起偏器，旋光器和检偏器三部分组成。
由于光纤活动连接器，光纤熔接头，光学元件的存在和光纤本身的瑞利散射的作用， 总是存在反射光波，采用光隔离器消除反射波的影响，在光反射机，光放大器中都装 有光隔离器。
其中
pout—输出端光功率
pin—输入端光功率
插入损耗越小越好，一般要求应不大于0.3dB。对于多模光纤 连接器来讲，注入的光功率应经过稳模器，滤去高次模，使 光纤中的模式为稳态分布，测试的损耗比较准确。
光学指标 • 回波损耗 回波损耗又称为后向反射损耗。它是指在光纤连接处， 后向反射光相对输入光的比率的分贝数，其表达式为
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• 无源光器件类型
耦合器（coupler）
主要功能再分配光信号
重要应用在光纤网络 尤其是应用在局域网
在波分复用器件上应用
基本结构 耦合器是双向无源器件
基本形式有树型、星型
——与耦合器对应的有分路器（splitter）
光纤分路器：用来实现光波能量的分路与合路的器件。它将一根光
纤中传输的光能量按照既定的比例分配给两根或者是多根光纤，或者将
光纤连接器用氧化锆陶瓷插芯
PC研磨平面：将端面研磨成球面的方法对光纤直接进行连接。其插损 小、信号定，由于研磨減少了端面的反射光，从而提高了回波插损。
UPC研磨平面：研磨的回波插损大于50dB，特別是用于高速系统。 APC研磨平面：将端面研磨成8°球面，使反射光向光纤的外面反射，从 而得到60dB以上的回波損耗，这种方法插入插损小，多用于模拟 映像传输，特別适用于高速传输系统、光纤CATV、EDFA等。
光连接器—SC型 由日本NTT公司开 发。其外壳呈矩形， 所采用的插针与耦合 套筒的结构尺寸与FC 型完全相同，紧固方 式是采用插拔销闩式， 不需旋转。 优点： 价格低廉 插拔操作方便， 插入损耗波动小，抗 压强度较高， 安装密度高。
光连接器—ST 型
采用带键的卡口 式锁紧结构，插针体 为外径2.5mm的精密 陶瓷插针，插针的端 面形状通常为PC面。 。
定义：不需要外加能源驱动工作的光电子器件 分类： 光纤连接器 光分路器 光衰减器 光隔离器 光开关 波分复用器 光接头盒、光配线箱、光终端盒 这些器件对光线通讯系统的构成、功能的扩展和性能的提高 都是不可缺少的
信息
语音 视频 数据
电信号 光 电子 发射器 发射器
调制 复用
光信号
电信号 电子 光 接收器 接收器
50或62.5μm
单模光纤芯较小
9或10μm
多模光纤中传输光有很多传播路径 (“模式”)
单模光纤只允许光有一个传播路径
多模光纤
优点：纤芯大，易熔接，传输系统投资小 缺点：色散太大，衰减大。只适用于短距离， 小容量的传输应用

单模光纤
优点：色散小，衰减小。适用于长距离、大容量 的传输应用 缺点：纤芯小，熔接衰减大。传输系统投资大
光纤的导光原理：
• 光纤是一种导光的石英玻璃纤维，光在纤芯内由于全反射作
用而向前传播。 • 当光沿纤芯向前传播时，同时存在反射和折射现象。
反射：当纤芯中的光传到芯/包界面时，被反射回纤芯内。 折射：当纤芯中的光传到芯/包界面时，透过界面进入包层。
纤芯core：高折射率玻璃芯，用来传送光； 包层coating：低折射率硅玻璃包层，与纤芯一起形成全反射条件； 涂敷层：树脂涂层，用于加强用。 保护套jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。
• 擦拭柱面
• 擦拭顶端和端面
• 干法或湿法擦拭端面
• 测试跳线接头擦拭
清洁方法： 手握跳线，使跳线陶瓷插芯垂直于光纤擦拭纸上，沿 着光纤擦拭纸的纹路。按单一方向轻轻擦拭2-3次，不 能来回擦拭，不能在光纤擦拭纸的同一位置反复擦拭。 注意事项： 擦拭纸选择超低粉尘，质地纯净，韧性好，不产生纤 维屑等特点的无尘棉或无尘纸。 擦拭方式： 沿一个方向擦拭端面，可视情况选择干擦和湿擦方式 拭擦端面。
光接头盒、光配线箱、光终端盒
谢谢！
光开关 光路控制器件，起着切换光路的作用。分为机械式和非机 械式两大类。
波分复用器
WDM—Wavelength Division Multiplexer
在一条光纤中传输多个不同波长光信号的方式叫波分复用。 波分复用器就是要把多个光信号耦合进同一根光纤中；解波分复用 器就是从一根光纤中把多个光信号区分出来。
按折射率分类 阶越(突变)光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。成本低， 模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。单模光纤都采用突变型。 渐变折射率光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，减少 模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，成本较高，现在的多模光纤 多为渐变型光纤。
多模光纤有较大的芯
1970年贝尔研究所林严雄发明在室温下可连续工作的半导体激光器。
1970年康宁公司的卡普隆(Kapron)生产出损耗为20dB/km光纤。
1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。
• 光是一种电磁波包括红外线、可见光、紫外线。
可见光波长350nm——750nm
光纤通信所用的波长 800---1600nm,为不可见光， 波长通常为850nm、1310nm和 1550nm等等。
定义：
光纤与光纤之间进行可拆卸链接的器件（它把光纤的两个端面精密对 接起来，以使发光光纤输出的光能量最大限度地耦合到接收光纤中去，并使 由于其介入光链路而对系统造成的影响减小到最小。）
分类：
（1）连接器插头。材料有不锈钢、全陶瓷、玻璃和塑料 （2）跳线。将一根光纤的两头都装上插头，称为跳线。 （3）转换器。把光纤接头连接在一起的器件称为转换器，俗称法兰盘。 （4）变换器。将某一种型号的插头变换成另一型号插头的器件。
解调 解复 用
信息
语音 视频 数据
光纤 传输
幅度
时间
幅度 时间
光发射器+传输光纤+光接收器=基本的光纤通信系统
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•光纤基础知识 •光纤连接器 •光纤跳线特性