弱电工程中常用的光纤基础知识

1、弱电工程中常用的光纤基础知识前言：光纤在弱电行业的应用可以说是改变了整个弱电行业， 尤其大数据下的弱电行业 更需要光纤传输，所以掌握一定的光纤知识显得尤为重要了。 今天分享都是光纤 的基础知识，你绝对用的到。正文：光纤通信的优点 !信容量大 中继距离长 不受电磁干扰喊源丰富毗纤重量轻、体积小光纤通信发展简史2000多年前烽火台灯光、旗语1880 年光电话无线光通信1970 年光纤通信 196羽光纤之父”高银博士首次提出光纤通信的想法。 197（#贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。 197即康宁公司的卡普隆（Kapron）制作出损耗为20dB/km光纤 197在芝加哥第一条45M

2、b/s的商用线路。电磁波谱通信波段划分及相应传输媒介光的基本知识光通信的发展过程光纤结构光纤裸纤一般分为三层：9-10仙m,件模）50或第一层：中心高折射铝玻璃芯（芯径一般为 62.5 （多模）。第二层：中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为 125 pm）。第三层：最外是加强用的树脂涂层。1）纤芯core：折射率较高，用来传送光；2）包层coating:折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件；3）保护套jacket:强度大，能承受较大冲击，保护光纤。3mm光缆橘色MM 多模黄色SM 单模光纤的尺寸外径一般为125um（一根头发平均100um）内径：单模9um 多模50/62.5um数值孔径入射到

3、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 孔径不同光纤的种类按光在光纤中的传输模式可分为：多模（Multi-Mode ）（简称：MM ）单模（Single-Mode）（简称：SM）多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5pnj）,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

4、芯较细（芯径一般为 9或10小），只能传一 种模式的光。实际上是阶跃型光纤的种，只是纤芯径很小，理论上 只允许单一传播途径的直进光入射至光纤内， 并在纤芯内作直线传 播。光纤脉冲几乎没有展宽。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。光纤的分类按材料分类：玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多， 成本较低；塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很 低。多用于家电、音响，以及短距的图像传输。按最佳传输频率窗口

5、：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如 1300nm。色散位移型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光 上，如：1300nm 和 1550nm。突变型：光纤中心芯到玻璃表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。常用光纤规格纤尺寸：1）单模纤芯直径：9/125仙叫10

6、/125 pm2）包层外径（2D） = 125pm3）一次涂敷外径=250 pm4）尾纤：300 pm5）多模：50/125仙叫 欧洲标准62.5/125 nh美国标准6）工业，医疗和低速网络：100/140仙叫 200/230 m7）塑料：98/1000仙叫用于汽车控制光纤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

7、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0.8仙加，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。光缆的接续与成端光缆的接续与成端是光缆线路维护人员必须掌握的基本技能。光缆的接续技术分类：1）光纤的接续技术和光缆的接续技术两部分。2）光缆的成端类似光缆的接续，只不过由于接头材料不同而操作该 当也有所不同。光缆接续的种类光缆接续一般可分为两大类：1）光纤的固定接续（俗称死接头）。一般采用光纤熔接机；用于光 缆直接头。2）光纤的活动接头（俗称活接头）。用能够拆卸的连接器连接（俗 称活接头）。用于光纤跳线、设备连接等地方由于光纤端面的不完整性和光纤端面压

8、力的不均匀性， 一次放电熔 接光纤的接头损耗还比较大，现在采用二次放电熔接法。先对光纤 端面预热放电，给端面整形，去除灰尘和杂物，同时通过预热使光 纤端面压力均匀。光纤连接损耗的监测方法光纤连接损耗的监测方法有三种：1、在熔接机上进行监测。2、光源、光功率计监测。3、OTDR测量法光缆接续的操作方法光纤接续操作一般分为：1、光纤端面的处理。2、光纤的接续安装。3、光纤的熔接。4、光纤接头的保护。5、余纤的盘留五个步骤。通常整个光缆的接续按以下步骤进行：第一步：大量好长度，开剥光缆，除去光缆护套；第二步：清洗、去除光缆内的石油填充膏。第三步：捆扎好光纤。第四步：检查光纤心数，进行光纤对号，核对光

9、纤色标是否有误；第五步：加强心接续；第六步：各种辅助线对，包括公务线对、控制线对、屏蔽地线等接 续（如果有上述线对。第七步：光纤的接续。第八步：光纤接头保护处理；第九步：光纤余纤的盘库留处理；第十步：完成光缆护套的接续；第十一步：光缆接头的保护。光纤的损耗1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km1550 nm : 0.2 0.3dB/Km850 nm : 2.3 3.4 dB/Km光纤熔接点损耗：0.08dB/点光纤熔接点1点/2km常见光纤名词1)衰减衰减：光在光纤中传输时的能量损耗单模光纤1310nm0.40.6dB/km1550nm 0.20.3dB/km塑料多模光纤 300dB

10、/km2)色散色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿着不同的路径 传输。材料色散：不同波长的先行进速度不同。波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时，会以稍有不 同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤 的色散非常重要。光纤类型G.652零色散点在1300nm左右G.653零色散点在1550nm左右G.654负色散光纤G.655色散位移光纤全波光纤3）散射由于光线的基本结构不完美，引起的光能量损失，此时光的传输不 再具有很好的方向性。光纤系统基础知识基本光纤系统

11、的构架及其功能介绍：1 .发送单元：把电信号转换成光信号；2 .传输单元：载送光信号的介质；3 .接收单元：接收光信号并转换成电信号；4 .连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤。常用连接器类型连接头端面类型耦合器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）以图形表示光纤通信的优点WDMWavelength Division Multiplexer 在一条光纤中传输多个光 信号，这些光信号频率不同，颜色不同。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。波分复用器（图例）发送单元接收单元放大器光纤数字通信数字系统中脉冲的定义：1 .振幅：脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量。2 .上升时间：脉冲从最大振幅的10%上升到90%所需要的时间。3 .下降时间：脉冲从振幅的90%下降到10%所需要的时间。4 .脉冲宽度：脉冲在50%振幅位置的宽度，用时间表示。5 .周期：脉冲特定的时间，就是完成一个循环所需要的工作时间。6 .消光比：1信号光功率于