光通信基礎(chǔ)知識(shí)

光通信光的基本特性光的基本特性定義：光只是電磁波譜上的某一段頻譜。光是一種人類(lèi)眼睛可以見(jiàn)的電磁波（可見(jiàn)光譜）。光是由一種稱(chēng)為光子的基本粒子組成。具有粒子性與波動(dòng)性，或稱(chēng)為波粒二象性?！毒S基百科》特性：光是能量的一種傳播方式。光源所以發(fā)出光，是因?yàn)楣庠粗性拥倪\(yùn)動(dòng)。有三種方式：熱運(yùn)動(dòng)、躍遷輻射或受激輻射。前者為生活中最常見(jiàn)的，比如電燈和火焰；后者多應(yīng)用于激光。通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空間波長(zhǎng)（m）電力、電話(huà)無(wú)線(xiàn)電、電視微波紅外可見(jiàn)光雙鉸線(xiàn)同軸電纜光纖/無(wú)線(xiàn)激光衛(wèi)星/微波AM無(wú)線(xiàn)電FM無(wú)線(xiàn)電頻段劃分傳輸介質(zhì)光的物理特性直線(xiàn)傳輸：光是直線(xiàn)運(yùn)行的，也不需要任何介質(zhì)（在引力場(chǎng)的影響下，光的傳播路徑會(huì)發(fā)生偏折，最顯著的就是黑洞的影響）反射：光線(xiàn)遇另一介質(zhì)時(shí)入射光反回原介質(zhì)的情形折射：光從不同密度的介質(zhì)穿過(guò)時(shí)發(fā)生的偏折現(xiàn)象為折射全內(nèi)反射：全內(nèi)反射是光折射的一個(gè)特殊情況，當(dāng)光線(xiàn)由密度較高的介質(zhì)（光密）到密度較低的介質(zhì)（光疏）且入射角大于臨界時(shí)，即，則只有反射光線(xiàn)，沒(méi)有折射光線(xiàn)，這現(xiàn)象是為全內(nèi)反射，光纖就是應(yīng)用這現(xiàn)象來(lái)運(yùn)作反射折射反射與折射同時(shí)發(fā)生全反射視頻光通信中波段光源光纖，損耗標(biāo)志第一代850nmLEDMMF,3.6dB/km幾十Mbit/s,幾十km第二代1310nmLED,LDMMF,0.5dB/km140Mbit/s,20~50km第三代1310nmLED,LDSMF,0.5dB/km50km第四代1550nmLDSMF,0.2dB/km未來(lái)1550nmLDSMF,0.2dB/km相干光通信光端機(jī)結(jié)構(gòu)（光收發(fā)器）(三)光纜1光纖（1）光纖的物理結(jié)構(gòu)包層的外徑一般為125μm(一根頭發(fā)平均100μm)，在包層外面是5~40

m涂覆層，涂覆層的材料是環(huán)氧樹(shù)脂或硅橡膠。光纖的基本結(jié)構(gòu)分三種：62.5/125、50/125、9/125。常用的62.5/125μm多模光纖，纖芯外徑是62.5μm，加上包層后外徑是125μm。纖芯和包層是不可分離的，纖芯與包層合起來(lái)組成裸光纖。1光纖（2）光纖的分類(lèi)從材料成分分類(lèi)玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長(zhǎng)，成本高；膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多，成本較低；塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價(jià)格很低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。1光纖（2）光纖的分類(lèi)②按傳輸模式分類(lèi)

按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)文９饫w和多模光纖

所謂“?！笔侵敢砸欢ń撬俣冗M(jìn)入光纖的一束光。單模光纖采用固體激光器作為光源，多模光纖則采用發(fā)光二極管作為光源。多模光纖允許多束光在光纖中同時(shí)傳播，從而形成模分散，模分散技術(shù)限制了多模光纖的帶寬和距離，因此，多模光纖的芯線(xiàn)粗、傳輸速度低、距離短、整體的傳輸性能差，但其成本比較低，一般用于建筑物內(nèi)或地理位置相鄰的環(huán)境。單模光纖只能允許一束光傳播，所以單模光纖沒(méi)有模分散特性，因而，單模光纖的纖芯相應(yīng)較細(xì)、傳輸頻帶寬、容量大、傳輸距離長(zhǎng)，但因其需要激光源，故成本較高，通常在建筑物之間或地域分散時(shí)使用。1光纖（2）光纖的分類(lèi)②按傳輸模式分類(lèi)

單模光纖（SingleModeFiber，SMF）的纖芯直徑很小，在給定的工作波長(zhǎng)上只能以單一模式傳輸，傳輸頻帶寬且傳輸容量大。光信號(hào)可以沿著光纖的軸向傳播，因此光信號(hào)的損耗很小，離散也很小，傳播的距離較遠(yuǎn)。單模光纖PMD規(guī)范建議芯徑為8～10μm，包層直徑為125μm。在導(dǎo)入波長(zhǎng)上分單模1?310?nm和1?550nm（常用）。多模光纖（MultiModeFiber，MMF）是在給定的工作波長(zhǎng)上，能以多個(gè)模式同時(shí)傳輸?shù)墓饫w。多模光纖的纖芯直徑一般為50～200μm，而包層直徑的變化范圍為125～230μm。國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般采用的纖芯直徑為62.5μm，包層為125μm，也就是通常所說(shuō)的62.5μm。與單模光纖相比，多模光纖的傳輸性能較差。在導(dǎo)入波長(zhǎng)上多模850?nm和1?300?nm（常用）。1光纖（2）光纖的分類(lèi)②按傳輸模式分類(lèi)

單模光纖和多模光纖的特性比較比較項(xiàng)目單模光纖多模光纖速度高速度低速度距離長(zhǎng)距離短距離成本成本高成本低其他性能窄芯線(xiàn)，需要激光源，聚光好，耗散極小，高效寬芯線(xiàn)，耗散大，低效1光纖（3）光纖通信系統(tǒng)組成

1光纖（2）光纖的分類(lèi)

③按工作波長(zhǎng)分

光纖傳輸?shù)氖枪獠?。光的波長(zhǎng)范圍為：可見(jiàn)光部分波長(zhǎng)為390--760nm(毫微米),大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖通信中應(yīng)用的紅外光。按光纖的工作波長(zhǎng)分類(lèi)，有短波長(zhǎng)光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。多模光纖的工作波長(zhǎng)為短波長(zhǎng)850nm和長(zhǎng)波長(zhǎng)1300nm，單模光纖的工作波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)1310nm和超長(zhǎng)波長(zhǎng)1550nm。2光纜光纖傳輸系統(tǒng)中直接使用的是光纜而不是光纖。光纖最外面常有100μm厚的緩沖層或套塑層，套塑層的材料大都采用尼龍、聚乙烯或聚丙烯等塑料。套塑后的光纖（稱(chēng)為芯線(xiàn)）還不能在工程中使用，必須把若干根光纖疏松地置于特制的塑料綁帶或鋁皮內(nèi)，再被涂覆塑料或用鋼帶鎧裝，加上外護(hù)套后才成光纜。光纜中有1根光纖（單芯）、2根光纖（雙芯）、4根光纖、6根光纖、甚至更多光纖的（48根光纖、1000根光纖等），一般單芯光纜和雙芯光纜用于光纖跳線(xiàn)，多芯光纜用于室內(nèi)室外的綜合布線(xiàn)。緩沖層有松緩沖層（loosetube）和緊緩沖層兩種2光纜單芯光纜結(jié)構(gòu)圖多芯光纜結(jié)構(gòu)圖

（1）室內(nèi)光纜室內(nèi)緊護(hù)套型光纜（1）室內(nèi)光纜室內(nèi)/外鎧裝光纜（2）室外光纜①室外松護(hù)套全干式光纜②室外松套管充油式光纜(凝膠填充緩沖護(hù)套）（2）室外光纜③室外中心套管光纜（四）光纖連接器件1光纖配線(xiàn)設(shè)備光纖配線(xiàn)設(shè)備是光纜與光通信設(shè)備之間的配線(xiàn)連接設(shè)備，用于光纖通信系統(tǒng)中光纜的成端和分配，可方便地實(shí)現(xiàn)光纖線(xiàn)路的熔接、跳線(xiàn)、分配和調(diào)度等功能。光纖配線(xiàn)設(shè)備有機(jī)架式光纖配線(xiàn)架、掛墻式光纖配線(xiàn)盒、光纖接續(xù)盒和光纖配線(xiàn)箱等類(lèi)型，可根據(jù)光纖數(shù)量和用途加以選擇公安業(yè)務(wù)常用光通信拓?fù)涫彝饨K端傳輸光路由及匯接室內(nèi)光終端室內(nèi)配線(xiàn)（四）光纖連接器件1室外終端配線(xiàn)盒壁掛式室內(nèi)箱機(jī)架式室內(nèi)箱（四）光纖連接器件1光纖接繼光纖接續(xù)盒1光纖接繼分光器(PON)（四）光纖連接器件1光纖接繼光纖跳接箱（四）光纖連接器件1室內(nèi)光纖配線(xiàn)設(shè)備

大型光纖配線(xiàn)箱

光銅合一配線(xiàn)架1室內(nèi)光纖配線(xiàn)設(shè)備機(jī)架式ODF2光纖連接器（FiberConnector）光纖連接器按連接頭結(jié)構(gòu)可分為：SC、ST、FC、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種型式；按光纖端面形狀分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC型；按光纖芯數(shù)分還有單芯、多芯（如MT-RJ）型光纖連接器之分傳統(tǒng)主流的光纖連接器品種是SC型（直插式）和ST型（卡扣式）、FC型（螺紋連接式）3種小型化（SFF）光纖連接器是滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)連接器小型化、高密度連接的使用要求而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。它占有的空間只相當(dāng)傳統(tǒng)ST和SC連接器的一半SFF光纖連接器有四種類(lèi)型：美國(guó)朗訊公司開(kāi)發(fā)的LC型連接器、日本NTT公司開(kāi)發(fā)的MU型連接器、美國(guó)TycoElectronics和Siecor公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的MT-RJ型連接器、3M公