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纤亿通之光纤传输知识必备大全

[来源:纤亿通可以]  [日期:2021-07-13]  [点击数:94] 

光纤传输是弱电行业必须掌握的基础知识,如果你想加入弱电行业,首先要阅读这篇文章。

第一:光纤通信的优点


  • 传输距离远:光纤连接距离可达120km
  • 传输速度快:光纤接入能够提供千兆、万兆、40G、100G、400G等高速带宽;
  • 损耗低:光纤介质的制造纯度极高,所以光纤的损耗极低,在通信线中可以减少中继站的数量,提高了通信质量;
  • 抗扰能力强:光纤是非金属的介质材料,使用光纤作为传导介质,不受电磁干扰;




第二:光通信发展简史

1 3000多年前,烽火台,打开通信大门-视觉光通信

2 1880年,现代光通信的雏型光电话——无线光通信

3 1970年,光纤通信

4 1960年 科学家希奥多·哈罗德·梅曼(Theodore Harold Maiman)发明了第一个红宝石激光器,解决了光源问题

5 1970年康宁拉出了第一根衰减为20dB/km的低损耗石英光纤

6 1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。

第三 电磁波谱及波段划分

第四 光的折射/反射和全反射

光的折射光由一种媒质进入另一种媒质或在同一种不均匀媒质中传播时,方向发生偏折的现象叫做光的折射。

反射种光学现象。指光在传播到不同物质时,在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象

全反射:当光从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角。当入射角增大到某一角度时,折射角等于90°,此时,折射光完全消失,入射光全部返回原来的介质中,这种现象叫做全反射。

第五 光的基本知识光纤结构

1.


2.光纤结构

a.光纤裸纤一般分为三层:

内部:中心高折射率玻璃芯(芯径)一般为9-10μm,(单模)50或62.5(多模)

中间低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)。

最外层: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

b.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

3.光纤的种类

1) 按传输模式可分为:

多模 (Multi-Mode) (简称:MM): 中心玻璃芯较粗(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 (Single-Mode) (简称:SM): 中心玻璃芯较细(芯径一般为9或10μm),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。

2) 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。

4.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。

光纤的损耗

1310 nm : 0.35 ~ 0.5 dB/Km

1550 nm : 0.2 ~ 0.3dB/Km

850 nm : 2.3 ~ 3.4 dB/Km

光纤熔接点损耗:0.08dB/

光纤熔接点 1/2km

5.光缆的种类

1)按敷设方式分有:自承重架空光缆,管道光缆,铠装地埋光缆和海底光缆。

2)按光缆结构分有:束管式光缆,层绞式光缆,紧抱式光缆,带式光缆,非金属光缆和可分支光缆。

3)按用途分有:长途通讯用光缆、短途室外光缆、混合光缆和建筑物内用光缆。

6.光纤连接损耗的监测方法
A. 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。

3OTDR测量法

B. 光纤接续的操作方法

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。

7.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1310nm 0.4~0.6dB/km,1550nm 0.2~0.3dB/km;塑料多模光纤300dB/km

2)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:不同波长的光行进速度不同。

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。

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。

8.光纤系统基础知识功能介绍

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。

波分复用器

WDM—Wavelength 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。

放大器

放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置,由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。

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