光纖通信基礎知識講解

光纖基本知識

第一部分光纖理論與光纖結構

一、光及其特性：

1、光是一種電磁波

可見光部分波長範圍是：390~760nm(毫微米)。大於760nm部分是紅外光，小於390nm部分是紫外光。光纖中應用的是：850nm，1300nm，1310nm，1550nm四種。

2、光的折射，反射和全反射。

因光在不同物質中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質射向另一種物質時，在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的（即不同的物質有不同的光折射率），相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。

二、光纖結構及種類：

1、光纖結構：

光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125μm），最外是加強用的樹脂塗層。

2、數值孔徑：

入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度範圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同（AT&TCORNING）。

3、光纖的種類：

A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單摸光纖和多模光纖。

多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用於遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。

B.按最佳傳輸頻率窗口分：常規型單模光纖和色散位移型單模光纖。

常規型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。

色散位移型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分佈情況分：突變型和漸變型光纖。

突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用於短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由於模間色散很小，所以單模光纖都採用突變型。

漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現在的多模光纖多為漸變型光纖。

4、常用光纖規格：

單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm，歐洲標準

62.5/125μm，美國標準

工業，醫療和低速網絡：100/140μm，200/230μm

塑料：98/1000μm，用於汽車控制

三、光纖製造與衰減：

1、光纖製造：

現在光纖製造方法主要有：管內CVD（化學汽相沉積）法，棒內CVD法，PCVD（等離子體化學汽相沉積）法和VAD（軸向汽相沉積）法。

2、光纖的衰減：

造成光纖衰減的主要因素有：本徵，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等。

本徵：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

彎曲：光纖彎曲時部分光纖內的光會因散射而損失掉，造成的損耗。

擠壓：光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。

雜質：光纖內雜質吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

對接：光纖對接時產生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小於0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和熔接質量差等。

四、光纖的優點：

1、光纖的通頻帶很寬.理論可達30億兆赫茲。

2、無中繼段長.幾十到100多公里，銅線只有幾百米。

3、不受電磁場和電磁輻射的影響。

4、.重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對雙絞線，其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜直徑為0.5英寸，重量450P/KM。

5、光纖通訊不帶電，使用安全可用於易燃，易暴場所。

6、使用環境温度範圍寬。

7、化學腐蝕，使用壽命長。