弱電工程中常用的光纖基礎知識

1、弱電工程中常用的光纖基礎知識前言：光纖在弱電行業(yè)的應用可以說是改變了整個弱電行業(yè)， 尤其大數(shù)據(jù)下的弱電行業(yè) 更需要光纖傳輸，所以掌握一定的光纖知識顯得尤為重要了。 今天分享都是光纖 的基礎知識，你絕對用的到。正文：光纖通信的優(yōu)點 !信容量大 中繼距離長 不受電磁干擾喊源豐富毗纖重量輕、體積小光纖通信發(fā)展簡史2000多年前烽火臺燈光、旗語1880 年光電話無線光通信1970 年光纖通信 196羽光纖之父”高銀博士首次提出光纖通信的想法。 197（#貝爾研究所林嚴雄在室溫下可連續(xù)工作的半導體激光器。 197即康寧公司的卡普隆（Kapron）制作出損耗為20dB/km光纖 197在芝加哥第一條45M

2、b/s的商用線路。電磁波譜通信波段劃分及相應傳輸媒介光的基本知識光通信的發(fā)展過程光纖結構光纖裸纖一般分為三層：9-10仙m,件模）50或第一層：中心高折射鋁玻璃芯（芯徑一般為 62.5 （多模）。第二層：中間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為 125 pm）。第三層：最外是加強用的樹脂涂層。1）纖芯core：折射率較高，用來傳送光；2）包層coating:折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；3）保護套jacket:強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。3mm光纜橘色MM 多模黃色SM 單模光纖的尺寸外徑一般為125um（一根頭發(fā)平均100um）內(nèi)徑：單模9um 多模50/62.5um數(shù)值孔徑入射到

3、光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸， 只是在某個角度范 圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù) 值孔徑大些對于光纖的對接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值 孔徑不同光纖的種類按光在光纖中的傳輸模式可分為：多模（Multi-Mode ）（簡稱：MM ）單模（Single-Mode）（簡稱：SM）多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5pnj）,可傳多種模式的光。 但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離 的增加會更加嚴重。例如： 600MB/KM的光纖在2KM時則只有 300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只 有幾公里。單模光纖：中心玻璃

4、芯較細（芯徑一般為 9或10?。?，只能傳一 種模式的光。實際上是階躍型光纖的種，只是纖芯徑很小，理論上 只允許單一傳播途徑的直進光入射至光纖內(nèi)， 并在纖芯內(nèi)作直線傳 播。光纖脈沖幾乎沒有展寬。因此，其模間色散很小，適用于遠程 通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn) 定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。光纖的分類按材料分類：玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長，成本高；膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多， 成本較低；塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價格很 低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。按最佳傳輸頻率窗口

5、：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。常規(guī)型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如 1300nm。色散位移型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光 上，如：1300nm 和 1550nm。突變型：光纖中心芯到玻璃表層的折射率是突變的。 其成本低，模 間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間 色散很小，所以單模光纖都采用突變型。漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小， 可使高 模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳 輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。常用光纖規(guī)格纖尺寸：1）單模纖芯直徑：9/125仙叫10

6、/125 pm2）包層外徑（2D） = 125pm3）一次涂敷外徑=250 pm4）尾纖：300 pm5）多模：50/125仙叫 歐洲標準62.5/125 nh美國標準6）工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡：100/140仙叫 200/230 m7）塑料：98/1000仙叫用于汽車控制光纖衰減造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和 對接等。本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。彎曲：光纖彎曲時部分光纖內(nèi)的光會因散射而損失掉， 造成的損耗。擠壓：光纖受到擠壓時產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成

7、的損耗。對接：光纖對接時產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求 小于0.8仙加，端面與軸心不垂直，端面不平，對接心徑不匹配和 熔接質(zhì)量差等。光纜的接續(xù)與成端光纜的接續(xù)與成端是光纜線路維護人員必須掌握的基本技能。光纜的接續(xù)技術分類：1）光纖的接續(xù)技術和光纜的接續(xù)技術兩部分。2）光纜的成端類似光纜的接續(xù)，只不過由于接頭材料不同而操作該 當也有所不同。光纜接續(xù)的種類光纜接續(xù)一般可分為兩大類：1）光纖的固定接續(xù)（俗稱死接頭）。一般采用光纖熔接機；用于光 纜直接頭。2）光纖的活動接頭（俗稱活接頭）。用能夠拆卸的連接器連接（俗 稱活接頭）。用于光纖跳線、設備連接等地方由于光纖端面的不完整性和光纖端面壓

8、力的不均勻性， 一次放電熔 接光纖的接頭損耗還比較大，現(xiàn)在采用二次放電熔接法。先對光纖 端面預熱放電，給端面整形，去除灰塵和雜物，同時通過預熱使光 纖端面壓力均勻。光纖連接損耗的監(jiān)測方法光纖連接損耗的監(jiān)測方法有三種：1、在熔接機上進行監(jiān)測。2、光源、光功率計監(jiān)測。3、OTDR測量法光纜接續(xù)的操作方法光纖接續(xù)操作一般分為：1、光纖端面的處理。2、光纖的接續(xù)安裝。3、光纖的熔接。4、光纖接頭的保護。5、余纖的盤留五個步驟。通常整個光纜的接續(xù)按以下步驟進行：第一步：大量好長度，開剝光纜，除去光纜護套；第二步：清洗、去除光纜內(nèi)的石油填充膏。第三步：捆扎好光纖。第四步：檢查光纖心數(shù)，進行光纖對號，核對光

9、纖色標是否有誤；第五步：加強心接續(xù)；第六步：各種輔助線對，包括公務線對、控制線對、屏蔽地線等接 續(xù)（如果有上述線對。第七步：光纖的接續(xù)。第八步：光纖接頭保護處理；第九步：光纖余纖的盤庫留處理；第十步：完成光纜護套的接續(xù)；第十一步：光纜接頭的保護。光纖的損耗1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km1550 nm : 0.2 0.3dB/Km850 nm : 2.3 3.4 dB/Km光纖熔接點損耗：0.08dB/點光纖熔接點1點/2km常見光纖名詞1)衰減衰減：光在光纖中傳輸時的能量損耗單模光纖1310nm0.40.6dB/km1550nm 0.20.3dB/km塑料多模光纖 300dB

10、/km2)色散色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行進一段距離后造成的頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。模間色散：只發(fā)生在多模光纖，因為不同模式的光沿著不同的路徑 傳輸。材料色散：不同波長的先行進速度不同。波導色散：發(fā)生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時，會以稍有不 同的速度行進。在單模光纖中，通過改變光纖內(nèi)部結構來改變光纖 的色散非常重要。光纖類型G.652零色散點在1300nm左右G.653零色散點在1550nm左右G.654負色散光纖G.655色散位移光纖全波光纖3）散射由于光線的基本結構不完美，引起的光能量損失，此時光的傳輸不 再具有很好的方向性。光纖系統(tǒng)基礎知識基本光纖系統(tǒng)

11、的構架及其功能介紹：1 .發(fā)送單元：把電信號轉換成光信號；2 .傳輸單元：載送光信號的介質(zhì)；3 .接收單元：接收光信號并轉換成電信號；4 .連接器件：連接光纖到光源、光檢測以及其它光纖。常用連接器類型連接頭端面類型耦合器主要功能再分配光信號重要應用在光纖網(wǎng)絡尤其是應用在局域網(wǎng)在波分復用器件上應用基本結構耦合器是雙向無源器件基本形式有樹型、星型與耦合器對應的有分路器（splitter）以圖形表示光纖通信的優(yōu)點WDMWavelength Division Multiplexer 在一條光纖中傳輸多個光 信號，這些光信號頻率不同，顏色不同。波分復用器就是要把多個 光信號耦合進同一根光纖中；解波分復用器就是從一根光纖中把多 個光信號區(qū)分出來。波分復用器（圖例）發(fā)送單元接收單元放大器光纖數(shù)字通信數(shù)字系統(tǒng)中脈沖的定義：1 .振幅：脈沖的高度在光纖系統(tǒng)中表示光功率能量。2 .上升時間：脈沖從最大振幅的10%上升到90%所需要的時間。3 .下降時間：脈沖從振幅的90%下降到10%所需要的時間。4 .脈沖寬度：脈沖在50%振幅位置的寬度，用時間表示。5 .周期：脈沖特定的時間，就是完成一個循環(huán)所需要的工作時間。6 .消光比：1信號光功率于