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光纤通信基础知识汇总!必修课!

光纤通信的优点

通信容量大

中继间隔长

不受电磁搅扰

资源丰富

光纤重量轻、体积小



光的根本知识



光纤结构



光纤裸纤通常分为三层:

第一层:基地高折射率玻璃芯(芯径通常为9-10μm,(单模)50或62.5(多模)。

第二层:中间为低折射率硅玻璃包层(直径通常为125μm)。

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,与纤芯一同形成全反射条件;

3)维护套 jacket:强度大,能承受较大冲击,维护光纤。

3mm光缆    橘色    MM 多模

黄色    SM  单模



光纤的尺度


外径通常为125um(一根头发平均100um)

内径:单模9um 多模50/62.5um


数值孔径


入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输,仅仅在某个视点范围内的入射光才可以。这个视点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。不一样厂家出产的光纤的数值孔径不一样



光纤的品种


按光在光纤中的传输形式可分为:

多模(Multi-Mode) (简称:MM)

单模(Single-Mode)(简称:SM)


多模光纤:基地玻璃芯较粗(50或62.5μm),可传多种形式的光。但其模间色散较大,这就约束了传输数字信号的频率,并且随间隔的添加会更加严峻。例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此,多模光纤传输的间隔就比较近,通常只有几公里。


单模光纤:基地玻璃芯较细(芯径通常为9或10μm),只能传一种形式的光。实际上是阶跃型光纤的种,仅仅纤芯径很小,理论上只允许单一传达途径的直进光入射至光纤内,并在纤芯内作直线传达。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,这么单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的请求,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,传输间隔长,本钱高;

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,本钱较低;

塑料光纤:纤芯与包层都是塑料,损耗大,传输间隔很短,报价很低。多用于家电、音响,以及短距的图画传输。


按最好传输频率窗口:

常规型:光纤出产长家将光纤传输频率最好化在单一波长的光上,如1300nm。

色散位移型:光纤出产长家将光纤传输频率最好化在两个波长的光上,如:1300nm和1550nm。


突变型:光纤基地芯到玻璃包层的折射率是突变的。其本钱低,模间色散高。适用于短途低速通讯,如:工控。但单模光纤因为模间色散很小,所以单模光纤都选用突变型。


渐变型光纤:光纤基地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达,这能减少模间色散,提高光纤带宽,添加传输间隔,但本钱较高,如今的多模光纤多为渐变型光纤。


常用光纤标准


1)单模纤芯直径:9/125μm,10/125μm

2)包层外径(2D)=125μm

3)一次涂敷外径=250μm

4)尾纤:300μm

5)多模:50/125μm,欧洲标准;62.5/125μm,美国标准

6)工业:医疗和低速网络:100/140μm, 200/230μm

7)塑料:98/1000μm,用于汽车操控


光纤衰减


形成光纤衰减的主要因素有:本征,弯曲,揉捏,杂质,不均匀和对接等。

本征:是光纤的固有损耗,包含:瑞利散射,固有吸收等。

弯曲:光纤弯曲时有些光纤内的光会因散射而损失掉,形成的损耗。

揉捏:光纤遭到揉捏时发作微小的弯曲而形成的损耗。

杂质:光纤内杂质吸收和散射在光纤中传达的光,形成的损失。

不均匀:光纤材料的折射率不均匀形成的损耗。

对接:光纤对接时发作的损耗,如:不一样轴(单模光纤同轴度请求小于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。


光纤接续的品种


光缆接续通常可分为两大类:

1)光纤的固定接续(俗称死接头)。通常选用光纤熔接机;用于光缆直接头。

2)光纤的活动接头(俗称活接头)。用可以拆卸的衔接器衔接(俗称活接头)。用于光纤跳线、设备衔接等地方

因为光纤端面的不完整性和光纤端面压力的不均匀性,一次放电熔接光纤的接头损耗还比较大,如今选用二次放电熔接法。先对光纤端面预热放电,给端面整形,去掉灰尘和杂物,同时通过预热使光纤端面压力均匀。


光纤衔接损耗的监测办法


光纤衔接损耗的监测办法有三种:

1、在熔接机上进行监测。

2、光源、光功率计监测。

3、OTDR测量法


光纤接续的操作办法


光纤接续操作通常分为:

1、光纤端面的处理。

2、光纤的接续安装。

3、光纤的熔接。

4、光纤接头的维护。

5、余纤的盘留五个过程。

通常全部光缆的接续按以下过程进行:

第一步:很多好长度,开剥光缆,除掉光缆护套;

第二步:清洗、去掉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,包含公务线对、操控线对、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:光纤接头维护处理;

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:光缆接头的维护。


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/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1310nm 0.4~0.6dB/km1550nm 0.2~0.3dB/km塑料多模光纤300dB/km

2)色散

色散(Dispersion):光脉冲沿着光纤跋涉一段间隔后形成的频宽变粗。它是约束传输速率的主要因素。

模间色散:只发作在多模光纤,因为不一样形式的光沿着不一样的途径传输。

材料色散:不一样波长的光跋涉速度不一样。

波导色散:发作原因是光能量在纤芯及包层中传输时,会以稍有不一样的速度跋涉。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

因为光线的根本结构不完美,引起的光能量损失,此时光的传输不再具有很好的方向性。





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