光纤专业知识

光纤专业知识第1页，课件共72页，创作于2023年2月Module1.fiberbasic光纤基础第2页，课件共72页，创作于2023年2月那种更实用？光纤基础第3页，课件共72页，创作于2023年2月光纤历史DanielColladon(瑞士),1841

第一次阐述通过喷射水柱传导光束的思想；CharlesKaoandGeorgeHockham(英国),1965

提出了玻璃材质套圈的光纤设想；CorningGlassWorks(USA),1970

纯净石英制成的光纤，衰减逐渐从1000dB/km降低到20dB/km；

现在:0.20dB/km衰减性能的单模光纤非常普遍。第4页，课件共72页，创作于2023年2月从70年代初开始，大多数的长距离电信网络多半由光纤构成光纤每秒可以传输数百亿比特(bits)到数十公里以外光纤目前被广泛应用于局域网主干，将会发展到达桌面的应用电信公司和有线电视服务供应商,将光纤应用拉到家庭光纤简史第5页，课件共72页，创作于2023年2月常有误解认为光纤由玻璃制成，它一定很脆弱；传统的玻璃确实易碎，但是光纤使用的是非常纯净的玻璃。这样的材料制成的光纤不仅抗张力强，而且经久耐用；那么光纤的强度究竟是多少呢？打个比方，就好比在每平方英寸的面积上承受600或800磅（272.4公斤或363.2公斤）。这个参数远大于铜的每平方英寸的面积上承受100磅（45.4公斤）。光纤脆弱吗？第6页，课件共72页，创作于2023年2月电磁波的光谱第7页，课件共72页，创作于2023年2月不同波长光源电磁波频谱第8页，课件共72页，创作于2023年2月有效的增加信息传输率在单一光纤之内，数据以不同的波长传输可达到16种不同的波长已经试验可达到300Gb/s已知命名为WDM&DWDM波长分隔的多路复用第9页，课件共72页，创作于2023年2月单模和多模由TIA/EIA-568-B.3定义50/125和62.5/125多模和单模光纤有相同大小的外部套圈（125微米）单模光纤传导光的纤芯为9微米，远小于多模光纤的50或62.5微米多模光纤支持的带宽比单模的低。单模的衰减更低，对传输的信息量几乎没有限制。单模光纤所配套的设备，如连接器，适配器和有源设备比多模的要贵单模和多模的区别第10页，课件共72页，创作于2023年2月802.3ae10GbE

标准将多模光纤分为3种，单模光纤有一种类型。

(ISO11801

标准定义了以下类型）:OM1对应62.5/125µm

多模光纤，OM2对应50/125µm光纤.OM3是增强型50/125µm光纤，OS1对应9/125µm单模光纤.在支持10Gb/s的速度时OM3最大支持300米的传输距离。

光纤类型第11页，课件共72页，创作于2023年2月62.5/125µm

50/125µm

SMFFiberMHZ.km1602004005002000LOFSR/SWVCSEL850nm28m33m66m82m300mLX–4WWDM1310nm300m500MHz.kmfiber240m300m300m10kmLR/LW1310nm10kmER/EW1550mn40km光纤传输10G万兆以太网距离表第12页，课件共72页，创作于2023年2月衰减的原因散射•雷氏散射=1/(波长)^4吸收•氧化硅的红外吸收

波长>1.6µm•二氧化硅(SiO2)紫外吸收波长<0.3µm•OH离子在

波长1.38µm,1.23µm,0.98µm的吸收•存在Fe,Cu,Co,Ni,Cr,Mn杂质外部原因•过度弯曲(布线，安装)•耦合第13页，课件共72页，创作于2023年2月OTDRsOpticalLoss

TestSets测量损耗第14页，课件共72页，创作于2023年2月TypicalOPTI-JACKConnector(-0.3dB)1/2Power(-3.0dB)1/10Power(-10.0dB)1/100Power(-20.0dB)%TransmissionAttenuation/Loss(dB)TIA-568-ASpecforSingle-mode

ConnectorReturnLoss(-26dB)测量损耗第15页，课件共72页，创作于2023年2月重要的问题我如何可以通过一根比人的头发还细的玻璃管将一丝光线传到几公里以外?第16页，课件共72页，创作于2023年2月用光传输数据第17页，课件共72页，创作于2023年2月用光传送数据数据被编码：“on”代表二进制数“1”“off”代表二进制数“0”考虑(MorseCode)莫尔斯电码等编码，用“on”

代替点号，

用“off”代替破折号SOS=“...---...”或

“on,on,on,off,off,off,on,on,on”第18页，课件共72页，创作于2023年2月光纤结构折射度系数(Indexofrefraction)(n)等于光通过一种材料的速度覆层(Cladding)纤芯(Core)n1n0直径=.005”=0.127毫米第19页，课件共72页，创作于2023年2月覆层纤芯光根据打到纤芯/覆层界面上的角度，进来的光可能产生折射或反射临界角(criticalangle)是纤芯折射系数与覆层折射系数的比率光纤结构第20页，课件共72页，创作于2023年2月临界角第21页，课件共72页，创作于2023年2月光在核心部分传输光纤对弯曲非常敏感过度弯曲=光溢出如果弯曲半径

<20x

外径，则大部分光都会从涂层溢出单模光缆比多模光缆对弯曲损耗更敏感光纤基础光纤弯曲第22页，课件共72页，创作于2023年2月临界角以大于临界角撞击边界的折射模态会使光漏出覆层光纤弯曲损耗第23页，课件共72页，创作于2023年2月当弯曲被纠正，可以得到恢复无法恢复，比如由线缆捆扎过紧造成两种方式都会发生光损耗光纤弯曲损耗第24页，课件共72页，创作于2023年2月为使光能被引导在光纤纤芯之中，光必须落下在这角度内n1n0NA=(n02-n12)1/2入射角第25页，课件共72页，创作于2023年2月散射是影响高速数据传输的决定性的因素在光纤传输中，做成讯号损耗的主要原因散射加宽了在光纤传输中的脉冲测量光波脉冲宽度以算位长度计(通常nsec/km)散射第26页，课件共72页，创作于2023年2月二进位的0,1在发送端是明确的分离脉冲脉冲在接收端变为延伸和变形，并重叠在一起,使不能正确解码散射第27页，课件共72页，创作于2023年2月比对LED光源，激光具窄波长误差产生小的色散射发生在多模光纤因不同传输路径产生不同的长度

模态散射色散射不同光的色光(波长)，以不同的速度传输因光源产生光谱宽度的误差所做成散射第28页，课件共72页，创作于2023年2月多模(Multimode)单模(Single-mode)125微米125微米62.5微米

9微米模式是光线的路径第29页，课件共72页，创作于2023年2月

LEDs

–发光二级管

LASERs

–激光

VCSELs

–垂直表面激光发射器多模多模62.5/125m50/125m单模9/125m光纤基础光源第30页，课件共72页，创作于2023年2月

发光二极管垂直腔体表面发射激光器光缆的结构第31页，课件共72页，创作于2023年2月光纤(Fiber)镀层(Coating)缓冲区(Buffer)纱线(AramidYarn)护套(Jacket)光缆的结构第32页，课件共72页，创作于2023年2月松套型，每个套管中有多根光纤光纤缓冲套管加强芯护套光缆类型第33页，课件共72页，创作于2023年2月层绞式光缆光纤缓冲层护套加强芯加强材料光缆类型第34页，课件共72页，创作于2023年2月可分支光缆光纤缓冲护套外护套加强芯加强材料内护套光缆类型第35页，课件共72页，创作于2023年2月OF–光纤光缆NorC–绝缘或传导RorP–Riser或plenumOFNR是指绝缘光缆，用于Riser应用OFC是指屏蔽或传导型光缆，比如铠装，金属加强芯等光缆等级第36页，课件共72页，创作于2023年2月连接器用在光纤终端，提供接口，从而能够实现光纤的互联，联接到其他设备如光收发器。光纤连接器第37页，课件共72页，创作于2023年2月光连接器的结构第38页，课件共72页，创作于2023年2月耦合损耗：熔接点或连接点产生的损耗角度未对准尺寸不合空气间隙中心未对准耦合损耗第39页，课件共72页，创作于2023年2月Optimalconnection:

Perfectalignmentoftwoperfectlyflatglasssurfaces

LossesduetoimperfectionincontactarenegligibleCOUPLINGLOSSESConnectionFIBERBASICS第40页，课件共72页，创作于2023年2月Areamismatch:

Unequaldiameterscausesmorelightloss(attenuation)inonedirectionCOUPLINGLOSSESFIBERBASICS第41页，课件共72页，创作于2023年2月Axismisalignment:

AllowslighttoescapeCOUPLINGLOSSESFIBERBASICS第42页，课件共72页，创作于2023年2月Scratches:

SurfacescratchesmaycauselossCOUPLINGLOSSESFIBERBASICS第43页，课件共72页，创作于2023年2月光纤连接器类型FC

连接器是第一个使用2.5mm圆柱形套圈和可调节键的连接器，有效地减少了信号损失。从上世纪80年代开始得到广泛使用，现在在CATV中仍得到大量使用。ST旋转固定的子弹头式样的连接器，可快速连接。在上世纪80年代和90年代初广泛使用于进线间，目前被SC连接器代替。第44页，课件共72页，创作于2023年2月MT-RJ

由AMP,Siecor,USConec,Fujikura联合开发.。早期支持100Mb/s以太网应用,但由于支持千兆以太网的进度太慢导致逐渐被LC连接器代替。对单模光纤的端接工艺要求极高。SC连接器是网络和布线应用的一个主要选择。使用推拉方式安装和柱状套圈。插头可以是全双工，双工夹防止误插或插反极性。光纤连接器类型第45页，课件共72页，创作于2023年2月LC包括了单模和多模，单工和双工类型由朗讯开发，在SC连接器的基础上开发，但只有SC连接器一半的物理尺寸。主流厂商都有与之相应的SFF光收发器MPO

在美国使用前已经在日本使用多年。有很高的端口密度，能够在一个连接器中最高支持24根光纤。美国厂商的MTP®与MPO完全兼容.两个概念可以通用光纤连接器类型第46页，课件共72页，创作于2023年2月TIA/EIA-568-B.3光纤标准第47页，课件共72页，创作于2023年2月元件:水平电缆主干电缆连接硬件跳线光纤布线系统第48页，课件共72页，创作于2023年2月水平电缆:最少需要2根有护套的62.5/125微米的光纤50/125微米的光纤主干电缆:多模(62.5/125微米或50/125微米的光纤)单模典型地被分成组，每组有6或12根光纤光纤布线系统第49页，课件共72页，创作于2023年2月光纤连接：插入损耗<0.75dB返回损耗>20dB(>26dBSM)单工或双工的性能双工连接应有0.5英寸的中心间隔光纤布线系统第50页，课件共72页，创作于2023年2月跳线应是2根光纤的电缆适合室内的构造连接器应：易于连接保证极性光纤布线系统第51页，课件共72页，创作于2023年2月输出口要求:弯曲半径为1.18英寸最少预留为1米一般为表面安装盒光纤布线系统第52页，课件共72页，创作于2023年2月TIA陈述；

“568SC连接器...仍然可以继续使用......”

其他的...包括...(SFF)小型光纤连接器,也可以考虑使用”在光纤安装时，不仅遇到的安装速度这个麻烦问题，费用也是一个令人头痛的问题。快速、便宜、易于安装的光纤工具超小型（sff）连接器也就应运而生了。sff不仅体积小巧，而且和大多数连接器一样，允许至少两个对接。sff和传统的光纤连接器相比较要小得多，它和我们平时使用的8芯五类铜线电缆连接器一般大小。sff有六种：vf-45.、mt-rj、lc、lx.5、opti-jack和scdc-scqc。这个市场还刚刚开始启动，正在使用的通讯设备对光纤连接器的需求将越来越多，这使得SFF连接器的前景无限美好。

光纤布线系统小型光纤连接器第53页，课件共72页，创作于2023年2月配线架设计:安装灵活性管理跳线管理保护光纤布线系统第54页，课件共72页，创作于2023年2月62.5/125损耗@850nm=3.75dB/km

连接器损耗=0.75dB100m的水平布线有

二个连接器&没有胶接

(100mx.00375dB/km)+(2x0.75dB)=1.875dB2000m的主干布线有

二个连接器&没有胶接

(2kmx3.75dB/km)+(2x0.75dB)=9.0dB链路损耗预算第55页，课件共72页，创作于2023年2月TIA/EIA-TSB72光纤标准第56页，课件共72页，创作于2023年2月1995年10月发表,己包括在新的TIA/EIA568B中规定实施集中光纤布线的准则和连接硬件的要求单租户用户集中对分布的电子设备供替代配线间中的交叉连接的选择降低光纤到桌面的成本要求:集中光纤布线，应位于与工作区相同的建筑物中应在配线间中完成水平链路的变更标准应用第57页，课件共72页，创作于2023年2月3种替代交叉连接的选择：过渡式线缆(Pull-throughCable)互连(Interconnect)熔接(Splice)一般准则第58页，课件共72页，创作于2023年2月连续覆盖的电缆从设备室的中央交叉连接，经由配线间拉到工作区从中央交叉连接到工作区的最大长度应为300米电缆要求同TIA/EIA-568-A中的规定过渡式线缆第59页，课件共72页，创作于2023年2月水平电缆水平电缆中央交叉连接ERTCWA水平电缆+跳线<300米工作区设备室配线间过渡式线缆第60页，课件共72页，创作于2023年2月在配线间内的互连或铰接提供更大的灵活性和易于移植到交叉连接从中央交叉连接到工作区的最大长度应为300米互连和熔接第61页，课件共72页，创作于2023年2月主干电缆水平电缆(<90米)中央交叉连接ERTCWA主干电缆+水平电缆+跳线<300米工作区设备室互连和熔接第62页，课件共72页，创作于2023年2月集中光纤布线应：允许移植到交叉连接允许添加或拆卸水平或主干光纤支持所有TIA/EIA-606标记要求提供电缆弯曲半径控制允许光纤预留的管理连接硬件应：保证正确的光纤极性符合TIA/EIA568-A提供足够的连接器保护一般的准则第63页，课件共72页，创作于2023年2月千兆以太网光纤标准第64页，课件共72页，创作于2023年2月1000Base-SX/LX介绍目标是支援TSB-72集中光纤设施需要300米的能力使用现存的光纤管道编码/解码线路8B/10B编码可用的,经证实的和费用便宜的第65页，课件共72页，创作于2023年2月主干电缆水平电缆(<90米)中央交叉连接ERTCWA主干电缆+水平电缆+跳线<