给点有关光纤通信的科普知识

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给点有关光纤通信的科普知识

光纤基本知识第一部分光纤理论与光纤结构

一、光及其特性：

1、光是一种电磁波可见光部分波长范围是：390~760nm（毫微米）。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850nm,1300nm,1310nm,1550nm四种。

2、光的折射，反射和全反射。因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

二、光纤结构及种类：

1、光纤结构：光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。

2、数值孔径：入射到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（AT&TCORNING）。

3、光纤的种类： A.按光在光纤中的传输模式可分为：单摸光纤和多模光纤。多模光纤：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。单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。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，即谱宽要窄，稳定性要好。 B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型：光纤生产长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：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。 C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。突变型：光纤中心芯到玻璃包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。

4、常用光纤规格：单模：8/125μm,9/125μm,10/125μm 多模：50/125μm，欧洲标准 62.5/125μm，美国标准工业，医疗和低速网络：100/140μm,200/230μm 塑料：98/1000μm，用于汽车控制

三、光纤制造与衰减：

1、光纤制造：现在光纤制造方法主要有：管内CVD（化学汽相沉积）法，棒内CVD法，PCVD（等离子体化学汽相沉积）法和VAD（轴向汽相沉积）法。 2.光纤的衰减：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。

四、光纤的优点：

1、光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。

2、无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。

3、不受电磁场和电磁辐射的影响。

4、.重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆直径为0.5英寸，重量450P/KM。

5、光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。

6、使用环境温度范围宽。

7、化学腐蚀，使用寿命长。第二部分光缆

一、光缆的制造：光缆的制造过程一般分以下几个过程：

1、光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。

2、.光纤的染色：应用标准的全色谱来标识，要高温不退色不迁移。

3、.二次挤塑：选用高弹性模量，低线胀系数的塑料挤塑成一定尺寸的管子，将光纤纳入并填入防潮防水的凝胶，最后存放几天（不少于两天）。

4、光缆绞合：将数根挤塑好的光纤与加强单元绞合在一起。

5、挤光缆外护套：在绞合的光缆外加一层护套。

二、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。

三、光缆的施工：多年来，做光缆施工使得我们已有了一套成熟的方法和经验。（...

光纤通讯各部件的作用原理

1 发射器的名字叫光发射机，就是将用电信号来调制光源（LED或LD）而产生光信号，实现了用光波做载波来传递信号。光源实际就是个正偏的pn结，LED利用的是原子的自发辐射；LD利用的是原子的受激辐射，产生激光。一般低速数字通信系统和模拟通信系统采用LED，因为其驱动电路简单且线性度好，高速数字通信系统采用LD，因为激光的光谱窄，色散比LED小2 .1放大器这块，你说的方法叫光电光转换，就是先把光信号用光电探测器转换为电信号（类似于光接收机的核心部分）然后放大电信号，重新驱动发射机产生光信号，实现了光放大。2.2关于放大器，补充一点：现在高速光纤通信系统中一般会采用用密集波分复用（DWDM）实现，要是利用光电光的话就要在放大器的前段先加上个解复用器，后端加上个复用器，因为同一个光源不能产生不同波长的光波，得分别放大。

若是通信系统采用密集波分复用的话，每个放大器都会极其复杂。2.3顺便说一下，现在光纤通信教材讲的都是直接用光纤放大器实现全光中继，不用光电光转换。你要是有兴趣的话可以搜索一下掺铒光纤放大器的原理，这个用的非常多。3.接收器叫做光接收机。核心是光电探测器，就是一个反偏的pn结（当然还可以是pin和apd，可以认为是改进的pn结）加上各种放大电路，判决电路等组成。光子被探测器接受产生电子，然后被放大器放大，再由判决器判定信号为0或1。另外，要真正学习光纤通信系统的话最好去弄本教材，可以到网上搜索一下。我说的这些都是非常皮毛的东西…我们的教材有好几百页，就讲了光发射机，光纤，光接收机这几块。...