光纤传输系统及基础知识
光纤通信原理及基础知识
t D • Δ PMD= pmd * LΛ0.5
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PMD Link
y=
1
n
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x
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• PMDQ :99.99% probability of 100000 y
光纤的基本参数
光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散受限的最大理 论传输距离
偏振模色散受限的最大理论传输距离
光纤的通信原理及基础知识
第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构和分类 第三章 光纤的基本参数 第四章 光纤的制造方法
第一章 光纤、光缆的基本知识
§1.1 光纤通信的基本原理
信号 处理
发送端
光波导
信号 处理
接收端
光纤通信的基本原理
频谱分配
电磁波谱
低频
高频
微波
直流电
LW MW KW UKW dm cm
微观弯曲损耗：是指光纤受到不均匀应力的作
用，光纤轴产生的微小不规则弯曲所引入的附加损耗。
光纤的基本参数
参数典型值 光纤的光学及传输特性参数之一------
• 模场直径： • 衰减系数：
• 色散系数：
• 偏振模色散：
• 截止波长： • 弯曲损耗：
•1310nm: 8-10m; 1550nm: 9-11m
包层(SiO2+F )掺氟二氧化硅
125 µm
标准单模光纤
标准梯度折射率分布多模光纤
涂层(acrylic) 250 µm
涂层 250 µm
涂层
力学影响的防护
塑料光纤
涂层 1000 µm
光纤的基本结构和分类
光纤的分类
按材料分类：
光纤传输系统及基础知识61页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
光纤传输系统及基础知识
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
光纤通信技术与光纤传输系统分析
光纤通信技术与光纤传输系统分析一、光纤通信技术的基本原理光纤通信技术是利用光纤来传输数据的一种通信方式。
光纤是一种具有高折射率的细长玻璃纤维，由芯部和包层组成。
光纤通信技术通过将电信号转换成光信号，利用光纤来传输数据，然后将光信号再转换成电信号，实现数据的传输。
光纤通信技术的基本原理是利用光的全反射和传播特性进行数据传输。
当光信号进入光纤时，由于光纤的高折射率特性，光信号会在光纤内部发生全反射，从而可以沿着光纤的传播方向传输。
在光纤的传输过程中，利用光的波长多路复用技术可以实现多路信号的同时传输，从而提高了传输效率。
二、光纤传输系统的体系结构光纤传输系统是由光纤、光源、光探测器、调制器、解调器、光纤放大器和光纤交叉连接设备等组成的。
下面分别对光纤传输系统中的主要组成部分进行介绍。
1. 光源：光源是产生光信号的设备，常见的光源有激光器和LED。
激光器具有高亮度、高单色性和方向性好等特点，能够产生高质量的光信号，因此在光纤通信系统中得到了广泛应用。
2. 光探测器：光探测器是将光信号转换成电信号的设备，常见的光探测器有光电探测器和光电二极管。
光探测器能够将传输过来的光信号转换成相应的电信号，从而实现了数据的接收。
3. 调制器和解调器：调制器是将电信号转换成光信号的设备，常见的调制器有调制器和解调器。
调制器能够实现对数据的编码和调制，将电信号转换成相应的光信号；解调器则实现了对光信号的解调和解码，将光信号转换成电信号。
4. 光纤放大器：光纤放大器是一种用于增强光信号强度的装置，能够提高光信号的传输距离和传输质量。
5. 光纤交叉连接设备：光纤交叉连接设备是用于实现光纤通信网络中不同光缆的连接和交换的设备，能够实现对光信号的灵活路由和管理。
光纤传输系统的体系结构的完善和创新，能够有效提高光纤通信系统的传输效率和稳定性，从而满足了不同行业对通信需求的不断提高。
三、光纤通信技术的未来发展趋势随着信息社会的不断发展，人们对通信的需求也在不断增加，因此光纤通信技术在未来的发展中将继续受到重视。
光纤基础知识
光纤基础知识光纤，是一种光导纤维，广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
它可以高效传输光信号，具有较大的带宽和低的衰减，被认为是现代通信技术的重要组成部分。
本文将介绍光纤的基本原理、结构和常见应用。
一、光纤的基本原理光纤的传输基于光的全反射原理。
当光从一种介质射向密度较大的介质时，会发生全反射现象。
利用这个特性，将光信号封装在一根玻璃或塑料纤维中，通过纤维内部的反射来传输光信号。
二、光纤的结构1. 光纤芯：光纤芯是光信号传输的核心部分，通常由高纯度的二氧化硅或塑料材料制成。
光信号在光纤芯内进行全反射，不会发生衰减。
2. 光纤包层：光纤包层是包围光纤芯的一层材料，通常由折射率较低的材料制成。
它的作用是减少光信号的损失，并保持光信号沿着光纤传输的方向。
3. 光纤护套：光纤护套是外部的保护层，通常由聚氨脂或聚乙烯等材料制成。
它可以保护光纤免受机械和环境损坏。
三、光纤的工作原理光纤的传输过程可以分为发射、传输和接收三个过程。
1. 发射：发射端通过光源产生光信号，并将信号输入光纤芯中。
常用的光源有激光器和发光二极管等。
2. 传输：光信号在光纤芯中以全内反射的方式传输，信号可以在光纤中长距离传输而不发生明显衰减。
3. 接收：接收端利用光探测器接收传输过来的光信号，并将其转换为电信号进行进一步处理和传输。
四、光纤的优势与应用光纤具有许多优势，使其成为通信和其他行业首选的传输介质。
1. 大带宽：光纤具有较大的带宽，可以支持高速数据传输和大容量通信。
2. 长传输距离：光信号在光纤中传输衰减较小，可以实现较长的传输距离。
3. 抗干扰性：光纤不受电磁干扰和射频干扰，适用于复杂环境和电磁敏感设备。
4. 安全性：光纤传输的信号无法被窃听，具有较高的安全性。
光纤的应用广泛，包括但不限于以下领域：1. 通信领域：光纤用于电话、互联网和有线电视等通信网络，提供高速、可靠的通信服务。
2. 医疗领域：光纤在内窥镜、光纤导光束等医疗设备中得到应用，用于检测、诊断和手术。
光纤传输技术详解
光纤传输技术原理、传输系统及应用详解随着信息技术的飞速发展，人们期望更快、更可靠的数据传输方式。
光纤传输技术应运而生，作为一种基于光信号传输的高速通信技术，它在现代通信中扮演着至关重要的角色。
本文将为您详细介绍光纤传输技术的原理、组成以及应用优势。
光纤传输技术的原理非常简单而又巧妙。
它利用光的特性进行信号的传输，通过光纤作为传输介质，将电信号转换为光信号，然后使用光纤将光信号传输到目的地，再将光信号转换回电信号。
光的传输特性是光纤传输技术能够实现高速传输的关键。
光是一种电磁波，具有高速传输、容量大和抗干扰性强等优点。
光纤的核心部分是由折射率较高的材料构成，使得光信号在光纤内部发生全反射，保持光信号的传输。
光纤传输系统主要由发光器和接收器两部分构成。
发光器用来将电信号转换成光信号，常见的发光器包括激光器和LED器件。
接收器则将光信号转换回电信号，常使用光电二极管或光电探测器。
发光器和接收器是光纤传输系统中不可或缺的重要组成部分。
光纤传输技术可以采用单模式和多模式两种传输方式。
单模式光纤适用于长距离传输，具有较高的传输速率和较小的衰减。
多模式光纤适用于短距离传输，成本较低。
使用不同波长或频率的光信号进行多路复用技术，可以在同一根光纤上同时传输多个信号流，从而实现更大容量的传输。
光纤传输技术拥有许多突出的应用优势。
首先，它具有高速传输的特点。
光纤传输速度快，最高可以达到光速的70%~90%。
相比传统的铜线传输，光纤传输速度更高，可以满足大数据量传输和高速网络的需求。
其次，光纤传输容量大。
光纤的传输容量较大，可以通过多路复用技术同时传输多个信号流，满足高带宽需求和大规模数据传输。
此外，光纤传输技术抗干扰性强。
光纤传输不受电磁干扰的影响，可以在高电磁干扰环境下稳定传输数据，适用于工业控制和医疗设备等需要可靠传输的应用场景。
最后，光纤传输技术能够实现远距离传输。
单模式光纤传输距离可以达到数十甚至上百公里，多模式光纤传输距离可达几千米，适用于长距离通信和联网应用。
光纤传输技术和标准
光纤传输技术和标准光纤传输技术是一种基于光信号传输的通信技术，它采用了光纤作为传输介质。
光纤传输技术具有高传输带宽、低传输损耗、抗干扰、安全可靠等优点，因此在现代通信领域得到了广泛应用。
光纤传输技术的发展离不开一系列国际标准的支持，这些标准规定了光纤传输系统的性能要求、技术指标、接口标准等，为光纤传输技术的推广和应用提供了有力保障。
本文将对光纤传输技术和相关标准进行详细介绍。
一、光纤传输技术1. 光纤传输原理光纤传输技术是利用光的全内反射特性传输光信号的技术。
光纤传输系统一般由光源、调制器、光纤、解调器和接收器等组成。
光源产生光信号，经过调制器调制后，由光纤传输，最后由解调器恢复成电信号，供接收器接收和解码。
光纤传输技术采用光信号传输，具有信号传输速度快、传输延迟低、抗干扰能力强等优点。
2. 光纤传输的类型根据传输方式的不同，光纤传输可以分为单模光纤传输和多模光纤传输两种类型。
单模光纤传输适用于长距离、高速传输，传输的光信号呈单模态传输；而多模光纤传输适用于短距离、低速传输，传输的光信号呈多模态传输。
根据不同的应用需求，可以选择合适的光纤传输类型。
3. 光纤传输的应用领域光纤传输技术广泛应用于通信、数据中心、医疗、工业自动化、军事等领域。
在通信领域，光纤传输技术被用于实现光纤通信网络，包括光纤到户、光纤骨干网等系统；在数据中心领域，光纤传输技术被用于构建高速、低延迟的数据传输网络；在医疗领域，光纤传输技术被用于激光手术、光纤内窥镜等医疗设备；在工业自动化领域，光纤传输技术被用于传感器信号传输、工业网络通信等；在军事领域，光纤传输技术被用于构建军用通信网络等。
二、光纤传输标准1. 光纤传输技术标准国际电信联盟（ITU）发布的G.652系列标准规定了单模光纤传输系统的性能要求、技术指标和接口标准，其中包括了光学参数、几何参数、传输性能要求等内容。
G.652系列标准为单模光纤传输技术的发展提供了技术规范支持。
光纤通信原理和基础知识
光纤通信原理和基础知识光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信技术。
光纤是一种由高纯度玻璃或塑料制成的非导体材料，可以通过内部反射原理传输光信号。
相对于传统的铜线传输，光纤具有更大的带宽、更低的损耗、更长的传输距离和更高的抗干扰能力，因此被广泛应用于现代通信领域。
光纤通信的工作原理基于光的全反射现象。
当光线通过光纤的两侧，并以超过临界角的角度射入光纤中时，光线会在内部完全反射。
这样，光信号就可以沿着光纤进行传输，直到遇到终端设备或者光纤长度超过极限。
光纤通信的基础知识包括以下几个方面：1.光纤的构成：光纤主要由纤芯和包层组成。
纤芯是光信号传输的核心部分，由高纯度玻璃或者塑料制成。
包层是纤芯的保护层，通常由具有低折射率的材料制成，可以减小信号的损耗和干扰。
2.光纤的损耗：光信号在光纤中传输过程中会发生损耗，主要包括衰减损耗和色散损耗。
衰减损耗是光信号强度随着传输距离增加而逐渐减小的现象，通常使用分贝（dB）来表示。
色散损耗是由于光信号的频率不同而引起的，会导致信号失真。
3.光纤的带宽：带宽是指光纤传输信号的能力，通过单位时间内传输的数据量来衡量。
光纤的带宽比铜线更大，可以支持更高速率的数据传输。
4.光纤的连接方式：光纤的连接方式主要有插拔式连接和固定式连接。
插拔式连接通常使用光纤连接器，可以方便地插入和拔出。
固定式连接通常使用光纤接头或者光纤焊接，适用于长期固定的连接。
5.光纤的传输距离：光纤通信可以实现长距离的传输，最远甚至可以达到几百公里。
传输距离的限制主要取决于信号的衰减和光纤的噪声级别。
光传输基础知识
光传输基础知识
光传输是指使用电子器件和光学元件将电信号转换为光信号，然后通过光纤传输到目的地。
以下是一些光传输基础知识：
1. 光信号的基本特性：
- 光信号是由光子组成的，光子是能量的量子单位。
- 光信号的频率是由电信号的频率决定的。
- 光信号的波长是由光纤的折射率决定的。
- 光信号的强度是由光纤的损耗和信号的功率决定的。
2. 光纤的基本特性：
- 光纤是由玻璃或塑料制成的细长的纤维，用于传输光信号。
- 光纤的直径通常为10微米左右。
- 光纤的折射率大于周围材料的折射率，因此光信号可以沿着光纤传输。
- 光纤的损耗是由光纤的材料、长度、弯曲和接头等因素决定的。
3. 光电器件的基本特性：
- 光电二极管是一种常用的光电器件，用于将光信号转换为电信号。
- 光电二极管的工作原理是利用光子激发电子产生电流。
- 光电二极管的响应速度和灵敏度是由其材料和结构决定的。
4. 光传输系统的基本组成部分：
- 发送端：包括光源、调制器和光探测器等。
- 光纤：用于传输光信号。
- 接收端：包括光探测器、解调器和信号处理器等。
- 控制系统：用于控制和监测光传输系统的运行状态。
5. 光传输系统的常见应用：
- 光纤通信：用于传输语音、数据和图像等信息。
- 光纤传感：用于测量温度、应变、压力和流量等物理量。
- 光纤照明：用于室内和室外照明。
- 光纤医疗：用于医疗成像和治疗。
以上是光传输基础知识的一些基本概念和应用，希望能对您有所帮助。
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（四）、原则4：监控点集中，光缆资源紧缺 • 在光缆资源紧缺或是租用光缆、传输容量 较大且集中的极端情况下，只能选择大路 数（≥16路）视音频、数据复用光端机： （虽然这种用法有很大缺陷，比如造价较 高、维护难度较高、光器件互换性差等， 但也只能这样做。）
典型应用一：上海外环－中环光纤电视监控系 统 • 传输距离只有1公里左右，共有64路视频图 像+1路双向数据传输，但不允许重新布缆， 只能用原有光缆中剩余的1芯光缆传输，最 终采用64路视频+1路双向数据复用光端机。
（二）、原则2：短距离、监控点分散, 采用小路数光 端机 • 在短距离（1~3公里）传输、信号容量不大、各监 控点不便集中、且能够实际使用的光缆芯数足够的 情况下，尽量多采用小路数（≤4路）视频、及音频、 数据复用光端机： • 短距离传输在条件允许的情况下应多使用光缆芯数， 虽然光缆及工程造价提高，但可大大节省的光端机 造价。 • 例如典型应用：长春一汽大众生产车间光纤电视监 控系统最远传输距离2.8公里，28个监控点（点分散 不便集中），采用1路视频+1路反向数据复用光端 机。
二：光缆基础知识
1：优点 a:传输频带宽，通讯容量大； 光纤的带宽为几千兆赫兹甚至更高
b:信号损耗低，传输距离远； 目前的实用光纤采用纯净度很 高的石英材料，在光波长为 1550nm附近衰减只有0.2dB/KM， 所以它的传输距离可以很远，可 以达到100多KM。
c:不受电磁干扰；
光纤是绝缘材料
按芯径直径分：
50/125um 62.5/125um 9/125um
都是多模光纤
单模光纤
按外观颜色分：
多模光纤 单模光纤 棕色 黄色
3:光缆结构
光纤 (纤芯、包层及外护套)
– 外护套用于减震 • 缓冲层 • 加强单元 • 封装
4：辅助器件
5：光缆的种类 a:埋地 b:架空 c:室内光缆
2：光纤的分类 按传输模式分
a: 单模光纤 单模光纤只传输主模，没有模式色 散，传输带宽很宽。主要用于长距 离大容量的光纤通讯。通常使用的 波长有1310nm或1550nm
b:多模光纤 在一定的工作波长中（主要是 850nm或1300nm）有多个模式同时 在光纤中传输，称之为多模光纤。 由于存在色散和像差，因此此种光 纤的传输性能很差，频带很窄，传 输容量小，距离也短。
宏弯损耗
由于光纤架设过程造成的弯角引起 的损耗
光线穿越包层
7：常用光器件 分路器 波分复用器 粗波分复用器
a: 分路器 （同一波长）
50% 100% 50%
b:波分复用器 WDM
1550nm 1310nm/1550nm 1310nm
c:粗波分复用器 CWDM
1550nm 1310nm/1510nm/1550nm 1510nm 1310nm
距离达 3km 距离达6km 距离达30km 距离达 60km
价格： 单模光缆比多模光缆便宜
光端机选型阐述
一、前提：光端机的选型必须就下面几大方面综 合考虑 能够实际使用的光缆芯数； 需要传输的视频、音频、数据等信号的容量； 传输距离； 工程量、工程繁简程度； 设备互换及稳定性； 维护、维修简便；
（三）、原则2：短距离、监控点集中 • 即在短距离（1~3公里）传输、信号容量大、各 监控点集中、且能够实际使用的光缆芯数足够的 情况下，应尽量采用单波段传输容量大的视音频、 数据复用光端机，采用1310nm、1550nm波段： • 因为对于数字光端机采用的时分复用方式来说， 单波段所能传输的容量越大，光端机的性价比就 越高。比如：10路视频+1路双向数据复用光端机， 采用2个波段（1310/1550nm）传输，其中 1310nm波段可传输10路视频+1路同向数据， 1550nm传输1路反向数据，其性价比远高于4路 视频+1路双向数据复用光端机。
二、光端机选型原则： 在光缆造价（包括熔接、光配线产品）和 光端机造价之间达成一个平衡点。
（一）、原则1：长距离光缆传输尽量采用大 路数光端机,少用光缆．
Light- wave
• 在长距离光缆传输的情况下，应尽量采用大路数 （≥16路）视音频、数据复用光端机，或者采用 链路式级联光端机，虽然光端机造价有提高，但 节省的光缆造价更高。 • 因为对于长距离传输几十公里、上百公里，节省 光缆资源有着极其重要的价值！ • 例如：节省一条100公里，4芯单模光缆，节省光 缆的造价约为28万元左右。节省100公里8芯单模 光缆则约为40万左右，这还未包括光缆接续熔接， 挖沟等施工费用摊入。
典型应用二：嘉兴中国银行光纤电视监控系统 • 共有18个储蓄所，传输距离为1~3公里，每个 储蓄所共有16路视频图像+8路对讲+2路电话 +100M计算机网络+1路双向报警数据+1路门禁控 制数据的信号需要传输至控制中心，但到每个储 蓄所的传输媒质是租用电信光缆中的一芯且只有 一芯，最终采用16路视频+8路双向音频+2路双向 数据+1路100M IP（2路电话采用IP电话机通过 100M网络进行传输）。
• 例如典型应用：三福高速光纤电视监控系统（最 远传输距离200公里，最近传输距离12公里）， 以其中一段为例（见下图）：采用大路数链路式 级联光端机，主干缆1芯传输72路非压缩视频图 象+1路反向数据，前端分散点采用小光端机传输 至集中点。尽可能节省光缆，降低工程造价和工 程量。 • 但级联式光端机价格比普通点对点光端机较贵， 互换性差，器件的可获得性较差。由于采用 CWDM技术，对激光器等光器件要求较高。
三、对于本系统中的光端机选型： 1、本系统先有条件：
–
– –
光缆为6芯光缆，其中有些光缆可使用3芯，需要备 用3芯； 各个监控点比较集中，采用集中点光纤传输方式； 每个集中点需要传输20~50路视频+多路双向数据信 号。
2、考虑到在不降低监控质量、性能的条件下，以 减少工程施工量、配件产品、降低工程总造价 为目的，应当尽可能采用10路视频+1路双向数 据光端机；采用每条6芯光缆中的2~3芯进行传 输；对于个别监控点视频图像较多（≥60路视频 图像），可采用20路视频光端机、或采用更多 的光纤（4、5芯）进行传输。
• 不受ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ磁干扰(EMI)
• 不受无线电干扰(RFI)
• 不受高压影响
• 不受地回路电压影响
d:线径细，重量轻； 光缆对铜缆
1芯PVC封装光纤
10.45kg/km
RG-11/U
121.68kg/km
e:性能稳定;
光纤不易受潮湿影响 不易被腐蚀 无需定期维护 寿命长
f:资源丰富；
缺点： 光纤质地脆，机械强度低， 要求比较好的切割，连接技 术；分路，耦合比较麻烦等 等。
6:光是如何工作？
A：光 光是一种电磁能量 光在真空中的传播速率是30万公里/秒 光以波长来描述
B：模式 单模
单模 = 单条光路径 (光纤直径小)
多模
多模 = 多条光路径 (光纤直径大)
C：转换 将电脉冲转换为光脉冲，然后通 过光纤传输，到另一端后再转换 为电信号。
D：光纤内部的光反射
E：损耗 光能在光纤中的损耗 • 两种主要类型： – 散射 – 吸收 • 两种次要类型： – 微弯损耗 – 宏弯损耗
三：如何设计光缆系统
1：从以下方面来考虑 a:视频，数据，音频，网络，电话 b:单向还是双向 c:传输距离
2：选择是单模光缆还是多模光缆 a:距离 b:价格
距离：
• 多模 @ 850nm (LED)， • 多模 @ 1300nm (LED)， • 单模 @ 1310nm(激光)， • 单模 @ 1550nm (激光)，
• 链路级联式光端机传输的介绍 • 下图采用8路视频+1路反向数据链路级联式光端机。 • 利用CWDM技术，充分利用光纤的带宽。即通过开波段 的方式，在1芯光缆上，不断地增加传输容量。如上图示， 通过开7个波段，传56路图象。其中，每1波段传8路视频。 • 一般地说来，CWDM可达8波（最多12波）。由于，生产 周期，器件的可获得性，以及与自配套激光器的生产等方 面的考虑，建议最多采用8波。个别情况下，采用9波或 10波。 • 由于链路式光端机大多用于长途干线传输，可达上百公里。 所以，须对远端距离远的相应波段进行中继。
光纤传输系统及基础知识
一：电缆传输与光缆传输 1：电缆传输
2：光缆传输
VIDEO VIDEO
DATA
DATA
3：区别 a:传输距离 b:复杂
光传输系统所需设备：
• • • • • • • • 8芯多模埋地光缆 单视频光端机 一路视频+一路反向数据控制光端机 机笼 光缆终端盒 光纤跳线ST 光纤连接头 光缆熔接点
• 光端机一般采用1310nm、1550nm这两种光器件， 一来供货充足：市场上都有现货，使得可替换性 好；二来造价较便宜：使得光端机造价降低，从 而降低整个工程造价。 • 典型应用：青海西宁监狱光纤电视监控系统3个集 中点距离监控中心1~2公里，每个集中点采用4芯 光缆传输24个视频图像+12路对讲+1路报警数据， 最终采用8路视频+8路双向音频+1路双向数据复 用光端机。