光纤基础知识详解
光纤通信原理及基础知识
t D • Δ PMD= pmd * LΛ0.5
•
PMD Link
y=
1
n
n k 1
x
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1 2
• 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：
光纤基础介绍
光工作的波段
1. 可见光波段（Visible Light Band）：可见光波段通常指波长范围在380纳米（nm）到780
纳米（nm）之间的光。可见光波段是人眼可见的光谱范围，常用于照明、显示和一些 短距离通信应用。
2. 近红外波段（Near Infrared Band）：近红外波段通常指波长范围在780纳米（nm）到
4. 根据特殊用途：
1. 光纤传感器用光纤（Fiber Optic Sensor Fiber）：用于光纤传感器中，具有特殊的结构和特性。 2. 光纤光栅（Fiber Bragg Grating Fiber）：在光纤中引入光栅结构，用于光纤传感和光谱分析等应用。
光纤和光缆关系
• 光纤（Fiber）：光纤是一种细长的柔韧的光导纤维，通常由
光纤基础介绍
什么是光纤
• 光纤是一种用于传输光信号的细长柔韧的光导纤维。它由高纯度的
玻璃或塑料制成，具有非常高的折射率，可以将光信号在其内部进 行传输。
光纤原理
• 光纤的原理是基于全反射的现象。当光线从光纤的一端进入时，由
于光纤的折射率高于周围介质，光线会在光纤的界面上发生全反射， 并沿着光纤的轴向传输。由于光线在光纤内部的传输是基于全反射 的，所以光信号可以在光纤中传输较长的距离而不会明显衰减。
2500纳米（nm）之间的光。近红外波段在光通信和光传感等领域得到广泛应用，因为 在这个波段上，光纤的传输损耗较低。
3. 中红外波段（Mid Infrared Band）：中红外波段通常指波长范围在2500纳米（nm）到
5000纳米（nm）之间的光。中红外波段在红外传感和光谱分析等领域具有重要应用具有高带 宽、低损耗和抗干扰等优点。
• 光缆（Cable）：光缆是由一个或多个光纤组成的电缆，用于
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。
光纤基础知识
光纤基础知识光纤是光导玻璃纤维的简称，就是用来导光的透明介质纤维，它是一种新型的光波导。
光纤外径一般为125 μm～140 μm，芯径一般为3 μm～100 μm。
1.光纤的结构一根实用化的光纤是由多层透明介质构成的，一般为同心圆柱形细丝，为轴对称结构，可以分为三部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。
其外形如图2.1所示，其结构如图2.2所示。
图2.1 光纤外形示意图图2.2 光纤的结构示意图光纤的结构一般是双层或多层的同心圆柱体，如图2.2所示。
中心部分是纤芯，纤芯以外的部分称为包层。
纤芯的作用是传导光波，包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。
为了达到传波的目的，需要使光纤材料的折射率n，大于包层1。
为了实现纤芯和包层的折射率差，必须使纤芯和包层材料有所材料的折射率n2不同。
目前实用的光纤主要是石英。
如果在石英中掺入折射率高于石英的掺杂剂，则就可作为纤芯材料。
同样如果在石英中掺入折射率比石英低的掺杂剂，则就可以作为包层材料，经过这样掺杂后，上述的目的就可达到了。
也就是说，光纤是由两种不同折射率的玻璃材料拉制而成的。
（1）纤芯位于光纤的中心部位，是光波的主要传输通道。
直径d1=4 μm～50 μm，单模光纤的纤芯为4 μm～10 μm，多模光纤的纤芯为50 μm。
纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率（n1），以传输光信号。
（2）包层位于纤芯的周围。
直径d2=125 μm，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。
而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。
（3）涂覆层光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。
一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。
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。
光纤基础知识详解
光纤基础知识一、光纤的构造、种类、接线、规格光纤的构造通讯用光纤是由通过内部全反射来传输光信号的玻璃构成的。
玻璃光纤的标准直径为125微米（0.125毫米），表面覆盖有直径250微米或900微米的树脂保护涂敷层。
玻璃光纤的传送光的中心部分称为“纤芯”，其周围的包层的折射率比纤芯低，从而限制了光的流失。
石英玻璃非常脆弱，因此覆有保护涂层。
通常有三种典型的光纤涂敷层。
一次涂敷光纤覆有直径为0.25毫米紫外线固化丙烯酸树脂涂敷层的光纤。
其直径非常小，增加了光缆内可容纳光纤的密度，使用非常普遍。
二次涂敷光纤亦称为紧包缓冲层光纤或半紧包缓冲层光纤。
光纤表面覆有直径为0.9毫米的热塑性树脂。
与0.25毫米的光纤相比，其具有更坚固，易操作的优点。
广泛应用于局域网布线及光纤数量较少的光缆。
带状光纤带状光纤提高了连接器组装的效率，有利于多芯融接，从而提高了作业效率。
带状光纤由4根、8根或12根不同颜色的光纤组成,芯纤数最大可达1,000根。
光纤表层覆有紫外线固化丙烯酸脂材料，使用标准光纤剥套钳便可轻松去除涂敷层，方便多芯融接或取出单个光纤。
使用多芯融接机，带状光纤可一次性融接，在光纤数量多的光缆中能轻易识别出来。
光纤种类以下是对最常用的通信光纤种类的描述。
MMF（多模光纤）- OM1光纤或多模光纤（62.5⁄125）- OM2⁄OM3光纤（G.651光纤或多模光纤（50⁄125））SMF（单模光纤）- G.652（色散非位移单模光纤）- G.653（色散位移光纤）- G.654（截止波长位移光纤）- G.655（非零色散位移光纤）- G.656（低斜率非零色散位移光纤）- G.657（耐弯光纤）只要光预算允许，技术上来讲,任何合适的光纤都可应用于FTTx技术，但FTTx技术最常用的光纤为G.652和G.657。
G.651（多模光纤）G.651主要应用于局域网，不适用于长距离传输，但在300至500米的范围内，G.651是成本较低的多模传输光纤。
光纤专业知识
光纤专业知识目录一、基础概念 (3)1.1 光纤的定义与分类 (4)1.1.1 光纤的基本结构 (6)1.1.2 光纤的种类与特性 (7)1.2 光纤的工作原理 (8)1.2.1 光在光纤中的传输过程 (9)1.2.2 光纤的传输特点 (10)二、光纤材料与制造 (11)2.1 光纤材料的种类与特性 (12)2.1.1 纤维素系光纤材料 (14)2.1.2 硅石系光纤材料 (15)2.2 光纤的制造工艺 (16)2.2.1 纤维素的拉丝工艺 (17)2.2.2 硅石的熔融拉丝工艺 (19)三、光纤性能与测试 (20)3.1 光纤的性能指标 (22)3.2 光纤的测试方法 (23)3.2.1 光时域反射仪测试 (23)3.2.2 光纤损耗测试 (24)四、光纤通信系统 (25)4.1 光纤通信系统的组成 (26)4.2 光纤通信系统的传输特性 (27)4.2.1 传输速率 (29)4.2.2 传输距离 (30)4.2.3 信号衰减 (32)五、光纤应用与拓展 (33)5.1 光纤在通信领域的应用 (34)5.1.1 长途通信 (35)5.1.2 城市通信 (36)5.1.3 数据传输 (38)5.2 光纤在其他领域的应用 (38)5.2.1 医疗领域 (40)5.2.2 工业领域 (41)5.2.3 军事领域 (42)六、光纤未来发展趋势与挑战 (43)6.1 光纤技术的发展趋势 (44)6.1.1 大容量光纤 (46)6.1.2 集成光纤 (47)6.1.3 智能光纤 (48)6.2 光纤面临的挑战 (50)6.2.1 材料革新 (51)6.2.2 制造工艺优化 (52)6.2.3 环境适应能力提升 (54)一、基础概念光纤通信：光纤通信是一种利用光波在光纤中传播信息的一种通信技术。
由于光信号具有高速、大容量、低损耗等优点，因此在现代通信领域得到了广泛应用。
光纤：光纤是一种由玻璃或塑料材料制成的细长线状物体，被广泛应用于光通信系统中。
光纤重要基础知识点
光纤重要基础知识点
光纤是一种用于传输光信号的细长柔韧的光学纤维。
光纤作为一种高效、高速、大带宽的通信传输介质，在现代通信领域中发挥着重要的
作用。
下面我们将介绍一些光纤的重要基础知识点。
1. 光纤的结构：光纤由一个或多个玻璃或塑料制成的芯线和包裹在外
面的护套组成。
光纤的芯线是光信号传输的核心部分，护套则起到保
护和绝缘的作用。
2. 光纤的工作原理：光信号通过光纤内的多次全反射来进行传输。
当
光信号从光纤的一端进入时，在芯线内部不断发生全反射，从而使光
信号沿着光纤的长度传播。
光信号会在光纤两端的光接口处进行转换，从光纤中释放出或接收光信号。
3. 光纤的优势：相比传统的电缆传输方式，光纤具有许多优势。
光纤
传输速度快，能够支持大容量的数据传输；光纤抗干扰能力强，不受
电磁干扰和辐射影响；光纤传输距离远，信号衰减较小；光纤重量轻、体积小，便于安装和布线等。
4. 光纤的应用领域：光纤广泛应用于通信、互联网、计算机网络、医疗、军事、航天等领域。
在通信领域中，光纤网络被广泛应用于长途
电话、宽带接入、数据中心连接等。
5. 光纤的分类：根据光纤的制作材料和结构不同，可以将光纤分为多
种类型，如单模光纤和多模光纤、塑料光纤和玻璃光纤等。
每种类型
的光纤在不同的应用场景中有着各自的特点和适用性。
总的来说，了解光纤的基础知识对于我们理解现代通信技术的发展和
使用具有重要意义。
光纤作为一种高效可靠的通信传输介质，不断推动着信息技术的进步和创新。
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• ST单模尾纤
Байду номын сангаас
• ST多模尾纤
• FC多模尾纤
• FC单模尾纤
• LC单模尾纤
• SC单模尾纤
3、活动连接器
按照光纤连接器连接头内插针端面分：PC， SPC，UPC，APC
3、终端盒
• 12口终端盒
• 12口终端盒
• 24口终端盒
• 8口终端盒
• 48口终端盒
4、ODF单元体
• 24芯
• 72芯
局域网的现有拓扑结构
主流网络星形网络基本特点
• （1）容易实现：它所采用的传输介质一般都是采用通用 •
的双绞线长距离就用光缆。这种拓扑结构主要应用于IEEE 802.2、IEEE 802.3标准的以太局域网中； （2）节点扩展、移动方便：节点扩展时只需要从集 线器或交换机等集中设备中拉一条线即可，而要移动一个 节点只需要把相应节点设备移到新节点即可，而不会像环 型网络那样“牵其一而动全局”； （3）维护容易；一个节点出现故障不会影响其它节 点的连接，可任意拆走故障节点； （4）采用广播信息传送方式：任何一个节点发送信 息在整个网中的节点都可以收到，这在网络方面存在一定 的隐患，但这在局域网中使用影响不大； （5）网络传输数据快：这一点可以从目前最新的 1000Mbps到10G以太网接入速度可以看出。
光纤基础知识
重庆XX信息技术有限责任公司 2018-2-15
一、光纤种类
• 多模光纤：
传输距离在２Ｋm之内，芯径62.5/125； 50/125 • 单模光纤： 传输距离在100Ｋm之内，芯径9/125；
二、光纤基本色谱
• 12种颜色 • 蓝色、橙色、绿色、棕色、灰色、白色、红
色、黑色、黄色、紫色、粉红色、青绿色
三、光缆结构
• 产品特点： • • 阻水带纵包防止光 • • •
缆的纵向渗水 • 两根平行钢丝保证 光缆的抗拉强度 • PE护套具有很好的 抗紫外线辐射性能及耐 环境应力开裂性能 • 直径小、重量轻、 容易敷设
四、光纤连接器
1、适配器（藕合器、法兰盘）
SC
FC
ST
MU
LC
FC/SC
2、活动连接器
• • •
广域网
• 广域网（Wide Area Network），简称WAN，
是一种跨越大的、地域性的计算机网络的 集合。通常跨越省、市，甚至一个国家。 广域网包括大大小小不同的子网，子网可 以是局域网，也可以是小型的广域网。
局域网和广域网的区别
• 局域网是在某一区域内的，而广域网要跨
越较大的地域，那么如何来界定这个区域 呢？例如，一家大型公司的总公司位于北 京，而分公司遍布全国各地，如果该公司 将所有的分公司都通过网络联接在一起， 那么一个分公司就是一个局域网，而整个 总公司网络就是一个广域网。
运用领域
• 网络：局域网、广域网 • 监控：视频监控
• 通信：联通、移动、电信、网通、 • 语音：电话、门禁
局域网
• 局域网（Local Area Network），简称LAN，
是指在某一区域内由多台计算机互联成的 计算机组。“某一区域”指的是同一办公 室、同一建筑物、同一公司和同一学校等， 一般是方圆几千米以内。局域网可以实现 文件管理、应用软件共享、打印机共享。 局域网是封闭型的，可以由办公室内的两 台计算机组成，也可以由一个公司内的上 千台计算机组成。
此节完