光纖專業(yè)知識

1、光纖專業(yè)知識第1頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一Module1. fiber basic光纖基礎(chǔ)第2頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一那種更實用？光纖基礎(chǔ)第3頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一光纖歷史Daniel Colladon (瑞士), 1841 第一次闡述通過噴射水柱傳導(dǎo)光束的思想；Charles Kao and George Hockham (英國), 1965 提出了玻璃材質(zhì)套圈的光纖設(shè)想；Corning Glass Works (USA), 1970 純凈石英制成的光纖，衰減逐漸從 1000dB/km 降低到20

2、dB/km； 現(xiàn)在: 0.20dB/km 衰減性能的單模光纖非常普遍。第4頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一從70年代初開始，大多數(shù)的長距離電信網(wǎng)絡(luò)多半由光纖構(gòu)成光纖每秒可以傳輸數(shù)百億比特(bits) 到數(shù)十公里以外光纖目前被廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)主干，將會發(fā)展到達(dá)桌面的應(yīng)用電信公司和有線電視服務(wù)供應(yīng)商, 將光纖應(yīng)用拉到家庭 光纖簡史第5頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一常有誤解認(rèn)為光纖由玻璃制成，它一定很脆弱；傳統(tǒng)的玻璃確實易碎，但是光纖使用的是非常純凈的玻璃。這樣的材料制成的光纖不僅抗張力強，而且經(jīng)久耐用；那么光纖的強度究竟是多少呢？打個比方，就好比在

3、每平方英寸的面積上承受600或800磅（272.4公斤或363.2公斤）。這個參數(shù)遠(yuǎn)大于銅的每平方英寸的面積上承受100磅（45.4公斤）。光纖脆弱嗎？第6頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一電磁波的光譜第7頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一不同波長光源電磁波頻譜第8頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一有效的增加信息傳輸率在單一光纖之內(nèi)，數(shù)據(jù)以不同的波長傳輸可達(dá)到 16 種不同的波長已經(jīng)試驗可達(dá)到300Gb/s已知命名為 WDM & DWDM波長分隔的多路復(fù)用第9頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一單模和多模由

4、TIA/EIA-568-B.3定義50/125 和 62.5/125 多模和單模光纖有相同大小的外部套圈（125微米）單模光纖傳導(dǎo)光的纖芯為9微米，遠(yuǎn)小于多模光纖的50或62.5微米多模光纖支持的帶寬比單模的低。單模的衰減更低，對傳輸?shù)男畔⒘繋缀鯖]有限制。單模光纖所配套的設(shè)備，如連接器，適配器和有源設(shè)備比多模的要貴單模和多模的區(qū)別第10頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一802.3ae 10GbE 標(biāo)準(zhǔn)將多模光纖分為3種，單模光纖有一種類型。 (ISO 11801 標(biāo)準(zhǔn)定義了以下類型）:OM1 對應(yīng) 62.5/125m 多模光纖， OM2 對應(yīng)50/125m 光纖. OM3

5、是增強型 50/125m光纖，OS1 對應(yīng) 9/125m 單模光纖. 在支持10Gb/s的速度時 OM3 最大支持300米的傳輸距離。 光纖類型第11頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一62.5/125m 50/125m SMFFiberMHZ.km 160 200 4005002000LOFSR/SWVCSEL850nm28m33m66m82m300mLX4WWDM 1310nm300m500 MHz.km fiber240m300m300m10kmLR/LW1310nm10kmER/EW1550mn40km光纖傳輸10G萬兆以太網(wǎng)距離表第12頁，共72頁，2022年，5

6、月20日，4點48分，星期一衰減的原因散射 雷氏散射= 1/(波長)4吸收氧化硅的紅外吸收 波長 1.6 m 二氧化硅(SiO2)紫外吸收波長 0.3 m OH離子在 波長1.38 m, 1.23 m, 0.98 m的吸收 存在 Fe, Cu, Co, Ni, Cr, Mn雜質(zhì)外部原因 過度彎曲 (布線，安裝) 耦合第13頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一OTDRsOptical LossTest Sets測量損耗第14頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一Typical OPTI-JACK Connector (-0.3dB)1/2 Power (-3

7、.0dB)1/10 Power (-10.0dB)1/100 Power (-20.0dB)% TransmissionAttenuation / Loss (dB)TIA-568-A Spec for Single-mode Connector Return Loss (-26dB)測量損耗第15頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一重要的問題我如何可以通過一根比人的頭 發(fā) 還 細(xì) 的 玻 璃 管 將 一 絲 光 線 傳 到 幾 公 里 以 外?第16頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一用光傳輸數(shù)據(jù)第17頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，

8、星期一用光傳送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)被編碼：“on”代表二進(jìn)制數(shù)“1”“off”代表二進(jìn)制數(shù)“0”考慮 (Morse Code) 莫爾斯電碼等編碼，用“on” 代替點號 ， 用“off”代替破折號SOS = “ . . . - - - . . .”或“on, on, on, off, off, off, on, on, on”第18頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一光纖 結(jié)構(gòu)折射度系數(shù) (Index of refraction) (n)等于光通過一種材料的速度覆層 (Cladding)纖芯 (Core)n1n0直徑 = .005” = 0.127毫米第19頁，共72頁，2022年，5月

9、20日，4點48分，星期一覆層 纖芯 光根據(jù)打到纖芯/覆層界面上的角度，進(jìn)來的光可能產(chǎn)生折射 或反射臨界角 (critical angle) 是纖芯折射系數(shù)與覆層折射系數(shù)的比率光纖結(jié)構(gòu)第20頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一臨界角第21頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一光在核心部分傳輸光纖對彎曲非常敏感過度彎曲 = 光溢出如果彎曲半徑 20 x 外徑，則大部分光都會從涂層溢出單模光纜比多模光纜對彎曲損耗更敏感光纖基礎(chǔ)光纖彎曲第22頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一臨界角以大于臨界角撞擊邊界的折射模態(tài)會使光漏出覆層光纖彎曲損耗第2

10、3頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一當(dāng)彎曲被糾正，可以得到恢復(fù)無法恢復(fù)，比如由線纜捆扎過緊造成兩種方式都會發(fā)生光損耗光纖彎曲損耗第24頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一為使光能被引導(dǎo)在光纖纖芯之中，光必須落下在這角度內(nèi)n1n0NA = (n02 - n12)1/2入射角第25頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一 散射是影響高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎Q定性的因素 在光纖傳輸中，做成訊號損耗的主要原因 散射加寬了在光纖傳輸中的脈沖 測量光波脈沖寬度以算位長度計 (通常 nsec/km)散射第26頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星

11、期一 二進(jìn)位的 0, 1 在發(fā)送端是明確的分離脈沖 脈沖在接收端變?yōu)檠由旌妥冃?，并重疊在一起, 使不能正確解碼散射第27頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一比對 LED 光源，激光具窄波長誤差產(chǎn)生小的色散射發(fā)生在多模光纖因不同傳輸路徑產(chǎn)生不同的長度 模態(tài)散射色散射不同光的色光 (波長)，以不同的速度傳輸因光源產(chǎn)生光譜寬度的誤差所做成散射第28頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一多模 (Multimode)單模 (Single-mode)125 微米 125 微米 62.5微米 9 微米 模式是光線的路徑第29頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48

12、分，星期一 LEDs 發(fā)光二級管 LASERs 激光 VCSELs 垂直表面激光發(fā)射器多模多模62.5/125 m50/125 m單模9/125 m光纖基礎(chǔ)光源第30頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一 發(fā)光二極管垂直腔體表面發(fā)射激光器光纜的結(jié)構(gòu)第31頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一光纖 (Fiber)鍍層(Coating)緩沖區(qū)(Buffer)紗線(Aramid Yarn)護(hù)套(Jacket)光纜的結(jié)構(gòu)第32頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一松套型，每個套管中有多根光纖光纖緩沖套管加強芯護(hù)套光纜類型第33頁，共72頁，2022

13、年，5月20日，4點48分，星期一層絞式光纜光纖緩沖層護(hù)套加強芯加強材料光纜類型第34頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一可分支光纜光纖緩沖護(hù)套外護(hù)套加強芯加強材料內(nèi)護(hù)套光纜類型第35頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一OF 光纖光纜N or C 絕緣或傳導(dǎo)R or P Riser或plenumOFNR 是指絕緣光纜，用于Riser應(yīng)用OFC 是指屏蔽或傳導(dǎo)型光纜，比如鎧裝，金屬加強芯等光纜等級第36頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一連接器用在光纖終端，提供接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)光纖的互聯(lián)，聯(lián)接到其他設(shè)備如光收發(fā)器。光纖連接器第37頁，

14、共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一光連接器的結(jié)構(gòu)第38頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一耦合損耗：熔接點或連接點產(chǎn)生的損耗角度未對準(zhǔn)尺寸不合空氣間隙中心未對準(zhǔn)耦合損耗第39頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一Optimal connection: Perfect alignment of two perfectly flat glass surfacesLosses due to imperfection in contact are negligibleCOUPLING LOSSESConnectionFIBER BASICS第40

15、頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一Area mismatch: Unequal diameters causes more light loss (attenuation) in one directionCOUPLING LOSSESFIBER BASICS第41頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一Axis misalignment: Allows light to escapeCOUPLING LOSSESFIBER BASICS第42頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一Scratches: Surface scratches

16、may cause lossCOUPLING LOSSESFIBER BASICS第43頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一光纖連接器類型FC 連接器是第一個使用2.5mm圓柱形套圈和可調(diào)節(jié)鍵的連接器，有效地減少了信號損失。從上世紀(jì)80年代開始得到廣泛使用，現(xiàn)在在CATV中仍得到大量使用。ST旋轉(zhuǎn)固定的子彈頭式樣的連接器，可快速連接。在上世紀(jì)80年代和90年代初廣泛使用于進(jìn)線間，目前被SC連接器代替。第44頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一MT-RJ 由AMP, Siecor, USConec, Fujikura聯(lián)合開發(fā).。早期支持100Mb/s 以太

17、網(wǎng)應(yīng)用, 但由于支持千兆以太網(wǎng)的進(jìn)度太慢導(dǎo)致逐漸被LC連接器代替。對單模光纖的端接工藝要求極高。SC連接器是網(wǎng)絡(luò)和布線應(yīng)用的一個主要選擇。使用推拉方式安裝和柱狀套圈。插頭可以是全雙工，雙工夾防止誤插或插反極性。光纖連接器類型第45頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一LC包括了單模和多模，單工和雙工類型 由朗訊開發(fā)，在SC連接器的基礎(chǔ)上開發(fā)，但只有SC連接器一半的物理尺寸。主流廠商都有與之相應(yīng)的SFF光收發(fā)器MPO 在美國使用前已經(jīng)在日本使用多年。有很高的端口密度，能夠在一個連接器中最高支持24根光纖。美國廠商的MTP 與MPO完全兼容. 兩個概念可以通用光纖連接器類型第46

18、頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一TIA/EIA-568-B.3光纖標(biāo)準(zhǔn)第47頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一元件:水平電纜主干電纜連接硬件跳線 光纖布線系統(tǒng)第48頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一水平電纜:最少需要 2根有護(hù)套的 62.5/125微米的光纖50/125微米的光纖主干電纜:多模 (62.5/125微米 或 50/125微米的光纖)單模典型地被分成組，每組有6或12根光纖光纖布線系統(tǒng)第49頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一光纖連接：插入損耗 20dB (26dB SM)單工 或 雙工的性能雙

19、工連接應(yīng)有 0.5英寸的中心間隔光纖布線系統(tǒng)第50頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一跳線 應(yīng)是 2根光纖的電纜適合室內(nèi)的構(gòu)造連接器應(yīng)：易于連接保證極性 光纖布線系統(tǒng)第51頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一輸出口 要求:彎曲半徑為1.18英寸最少預(yù)留為 1米一般為表面安裝盒 光纖布線系統(tǒng)第52頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一TIA 陳 述 ；“ 568SC 連 接 器 . 仍 然 可 以 繼 續(xù) 使 用 . .”其 他 的 . 包 括 . (SFF) 小 型 光 纖 連 接 器, 也 可 以 考 慮 使 用 ”在光纖安裝時，不僅

20、遇到的安裝速度這個麻煩問題，費用也是一個令人頭痛的問題。快速、便宜、易于安裝的光纖工具超小型（sff）連接器也就應(yīng)運而生了。sff不僅體積小巧，而且和大多數(shù)連接器一樣，允許至少兩個對接。sff和傳統(tǒng)的光纖連接器相比較要小得多，它和我們平時使用的8芯五類銅線電纜連接器一般大小。sff有六種：vf-45.、mt-rj、lc、lx.5、opti-jack和scdc-scqc。這個市場還剛剛開始啟動，正在使用的通訊設(shè)備對光纖連接器的需求將越來越多，這使得SFF連接器的前景無限美好。光纖布線系統(tǒng)小型光纖連接器第53頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一配線架設(shè)計:安裝靈活性管理跳線 管

21、理保護(hù) 光纖布線系統(tǒng)第54頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一 62.5/125損耗 850 nm = 3.75 dB/km 連接器損耗 = 0.75dB100m 的水平布線有二個連接器 & 沒有膠接(100m x .00375dB/km) + (2 x 0.75dB) = 1.875dB2000m 的主干布線有二個連接器 & 沒有膠接 (2km x 3.75dB/km) + (2 x 0.75dB) = 9.0dB鏈路損耗預(yù)算第55頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一TIA/EIA-TSB 72光纖標(biāo)準(zhǔn)第56頁，共72頁，2022年，5月20日，4點4

22、8分，星期一1995年10月發(fā)表, 己包括在新的 TIA/EIA 568B 中規(guī)定實施 集中光纖布線 的準(zhǔn)則和連接硬件的要求單租戶用戶集中對分布的電子設(shè)備供替代配線間中的交叉連接的選擇降低光纖到桌面的成本要求:集中光纖布線，應(yīng)位于與工作區(qū)相同的建筑物中應(yīng)在配線間中完成水平鏈路的變更標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用第57頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一3種替代交叉連接的選擇：過渡式線纜 (Pull-through Cable)互連 (Interconnect)熔接(Splice)一般準(zhǔn)則第58頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一連續(xù)覆蓋的電纜從設(shè)備室的中央交叉連接，經(jīng)由配線間

23、拉到工作區(qū)從中央交叉連接到工作區(qū)的最大長度應(yīng)為 300米電纜要求同 TIA/EIA- 568 - A中的規(guī)定過渡式線纜第59頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一水平電纜水平電纜中央交叉連接ERTCWA水平電纜 + 跳線 300米工作區(qū)設(shè)備室配線間過渡式線纜第60頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一在配線間內(nèi)的互連或鉸接提供更大的靈活性和易于移植到交叉連接從中央交叉連接到工作區(qū)的最大長度應(yīng)為300米互連和熔接第61頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一主干電纜水平電纜(90 米)中央 交叉連接ERTCWA主干電纜 + 水平電纜 + 跳線

24、300米工作區(qū)設(shè)備室互連和熔接第62頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一集中光纖布線應(yīng)：允許移植到交叉連接允許添加或拆卸水平 或主干光纖支持所有 TIA/EIA - 606 標(biāo)記要求提供電纜彎曲半徑控制允許光纖預(yù)留的管理連接硬件應(yīng)：保證正確的光纖極性 符合TIA/EIA 568-A 提供足夠的連接器保護(hù)一般的準(zhǔn)則第63頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一千兆以太網(wǎng)光纖標(biāo)準(zhǔn)第64頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一1000Base-SX/LX 介紹 目標(biāo)是支援 TSB-72 集中光纖 設(shè)施需要 300 米 的能力使用現(xiàn)存的光纖管道 編碼/解碼線路8B/10B 編碼可用的, 經(jīng)證實的 和 費用便宜的第65頁，共72頁，2022年，5月20日，4點48分，星期一主干電纜水平電纜(90 米)中央 交叉連接ERTCWA主干電纜 + 水平電纜 + 跳線 300米工作區(qū)設(shè)備室TSB