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第一部分光纤基础知识一.光及其特性：1.光是一种电磁波。可见光部分波长范围是：390~760nm(毫微米).大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850，1300，1550三种。2.光的折射，反射和全反射。因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率)，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。二.光纤结构及种类：1.光纤结构：光纤(OpticalFiber)是由中心的纤芯、外围的包层及最外层的树脂涂层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层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。图1示出光纤的外形。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。纤芯和包层的相对折射率差△=(n1-n2)/n1的典型值，一般单模光纤为0.3％～0.6％，多模光纤为1％～2％。△越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量却越小。图1光纤的外形光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)，最外是加强用的树脂涂层。2.数值孔径：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同(AT&TCORNING)。3.光纤的种类：A.按光在光纤中的传输模式可分为：单摸光纤和多模光纤。多模光纤：中心玻璃芯教粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。单模光纤：中心玻璃芯教细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤的结构，如图6所示。单模光纤具有小的芯径，以确保其传输单模，但是其包层直径要比芯径大十多倍，以避免光损耗。单模光纤结构的各部分作用与多模光纤类似，与多模光纤所不同的是用与波长有关的模场直径w。来表示芯直径。表4和表5分别列出了当今光纤通信工程中广泛使用的B1.1和B4两类单模光纤的尺寸参数。图6阶跃型单模光纤结构表4B1.1类单模光纤的结构尺寸参数光纤类别B1.11310模场直径(μm)包层直径(μm)1310nm芯同心度误差(μm)包层不圆度(％)涂覆层直径(未着色)(μm)涂覆层直径(着色)(μm)包层/涂覆层同心度误差(μm)(8.6～9.5)±0.7125±1≤0.8≤2245±10250±15≤12.5表5B4类单模光纤的结构尺寸参数光纤类别B41550nm模场直径(μm)包层直径(μm)1550nm芯同心度误差(μm)包层不圆度(％)涂覆层直径(未着色)(μm)涂覆层直径(着色)(μm)包层/涂覆层同心度误差(μm)(8.0～11.0)±0.7125±1≤0.8≤2245±10250±15≤12.5单模光纤具有小的模场直径(8.6～9.5)±0.7，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传输媒介，在全世界得到极为广泛的应用。目前，随着信息社会的到来，人们研究出了光纤放大器、时分复用、波分复用和频分复用技术，从而使单模光纤的传输距离、通信容量和传输速率进一步提高。按照零色散波长和截止波长位移与否可将单模光纤分为5种，国际电信联盟电信标准化部门ITU-T在2000年10月对其中4种单模光纤已给出最新建议：G.652、G.653、G.654和G.655光纤。单模光纤的分类、名称、IEC和ITU-T命名对应关系如下：名称ITU-TIEC非色散位移单模光纤G.652：A、B、CB1.1和B1.3单模光纤色散位移单模光纤G.653B2截止波长位移单模光纤G.654B1.2非零色散位移单模光纤G.655：A、BB4色散补偿单模光纤B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300μm。色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。4.常用光纤规格：单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm多模：50/125μm欧洲标准62.5/125μm美国标准工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm塑料：98/1000μm用于汽车控制。三.光纤制造与衰减：1.光纤制造：现在光纤制造方法主要有：管内CVD(化学汽相沉积)法，棒内CVD法，PCVD(等离子体化学汽相沉积)法和VAD(轴向汽相沉积)法.2.光纤的衰减：造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)，端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。四.光纤的优点：1.光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。2.无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。3不受电磁场和电磁辐射的影响。4.重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆直径为0.5英寸，重量450P/KM。5.光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。6.使用环境温度范围宽。7.化学腐蚀，使用寿命长。第二部分光纤通信简介光纤通信主要是指利用激光作为信息的载波信号并通过光导纤维来传递信息的通信系统。光纤通信系统通常由发射电端机、发射光端机、接收光端机、接收电端机以及连接发射光端机和接收光端机的光缆（光纤）组成。1.光纤通信主要器件包括：光通信用器件无源器件有源器件光源source探测器detector光纤连接器connector发光二极管LED激光二极管LDPIN光电二极管雪崩管APD光耦合器coupler光衰减器attenuator光环行器Circulator光隔离器isolator光波分复用器WDM2.光纤连接器（跳线）目前的主流品种是FC型（螺纹连接式）、SC型（直插式）、ST型（卡扣式）、LC型、MU型5种。插针与光纤组装非常方便，经研磨抛光后，插入损耗一般要求小于0.2dB。跳线介绍.ppt