1、光纤通信基础知识
光纤通信及操作概述
5
光纤通信
单模光纤的特点： 最初单模光纤由于材料特性原因，适用于长距离小容量的传输， 如长途干线的传输以及军用传输，但随着材料的改进，设备的提 升，单模光纤的容量已经飞跃提升，可以进行大容量的传输，大 大提升了适用范围（窗口的概念）
多模光纤的特点： 容量大，但传输距离短，多适用在特定局域内的设备间传输。如 核电的设备间常用多模纤。
光纤耦合器（法兰） 机械连接的一种，具有较大的插接损耗
32
光纤通信
33
A：开剥光缆. 即去除光缆外护套，距离开剥点120CM为佳
14
光纤通信
B：端前制备
1 光纤涂面层的剥除 掌握平、稳、快三字剥纤法。“平”，即持纤要平。左手拇指和食指捏紧光纤，使之成 水平状，所露长度以5cm为宜，余纤在无名指、小拇指之间自然打弯，以增加力度，防 止打滑。“稳”，即剥纤钳要握得稳。“快”，即剥纤要快，剥纤钳应与光纤垂直，上 方向内倾斜一定角度，然后用钳口轻轻卡住光纤，右手随之用力，顺光纤轴向平推出去， 整个过程要自然流畅，一气呵成。
18
光纤通信
19
光纤通信
四.光纤的测试 窗口概念 光纤在理论上，其带宽是无限高，传输量是无限大的，传输距离是无限远的。还 有较轻的重量几乎是完美的信号传输介质，可以同时传输N路电话，N路电视信 号……但是目前的应用中，光缆却是与理论相差较远。抛开脆弱的二氧化硅物理 性能不谈，其传输能力仅仅是打开了几个窗口而已。 常用的3个窗口（及光波长）： 850nm用作短距离传输，多模光缆适用。 1310nm的光波长时色散最小。 1550nm的光波长时损耗最小，单模光缆适用。 中国电信在业务实际需求上，又使用了1490nm，目前用于ITV业务
8
光纤通信
带状光缆： 以片为单位，每片含12芯，色谱： 蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉色、粉蓝
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
2 k
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：
光纤通信基础知识
一、优点： 1、传输频带宽、通信容量大； 2、传输损耗低；0.2dB/Km 3、不受电磁干扰；光纤非金属介质 4、成缆细、重量轻；光纤直径小（125μm） 5、丰资富源丰富；光纤的制造材料Sio2在自然中的含量十分 6、绕性好；弯曲直径达3mm时也不会折断 7、不怕潮湿、耐高压、耐高温、抗腐蚀。光纤的化学性
能稳定
主要因素
光纤通信的优点
光纤通信的缺点
使用光引起的
使用光纤引起 的
使用光半导体 元件引起的
信息传输容量大；无电磁干 需要光电变换设备 扰；无短路引起的事故；不 光直接放大难 发生火花；接地设计容易
传输损耗小、频带宽；无电 电力传输困难 磁感应障碍；可忽略串音； 弯曲半径不宜太小 重耐资高源量温 问轻、 题；不抗 小怕腐潮蚀湿；、有耐可高绕压性、；需 术 分要路高耦合级不切断方接便续技
损耗 使用波长
光纤主要尺寸参数
光纤类别
光纤数
谢谢！
三、按套塑结构可分为紧套光纤和松套光纤；按传输模 数可分为单模光纤和多模光纤。
四、按折射率分布可分为阶跃型光纤和梯度型光纤。
损利散射 米氏散射 受激布里渊散射 受激拉曼散射
非本征 金属离子 OH离子、H2
制造缺陷
2、偏振模色散产生的原因
响应速度快 方向性好 光功率大
光纤通信的基本组成
电发 路光 盘盘
电收 路光 盘盘
收电电电发 光路放路光 盘盘大盘盘
发电电电收 光路放路光 盘盘大盘盘
收电 光路 盘盘
发电 光路 盘盘
纤芯 包层
一次涂层 缓冲层 二次涂层
纤芯 包层
树脂涂层 硬冲层
一、按传输模数分为单模光纤和多模光纤；
二、按传输波长可分为短波长光纤（0.85μm）和长波长 光纤(1.3—1.6μm)
光纤通信基础知识
光纤通信的基本概念光导纤维，是一种介质光波导，能把光封闭其中并且使光沿轴向进行传播的导波结构。
由石英玻璃、合成树脂等材料制成的极细的纤维。
单模光纤：纤芯8-10um、包层125um多模光纤：纤芯51um、包层125um利用光导纤维传输光信号的通信方式称为光纤通信。
光波属于电磁波的范畴。
可见光的波长范围是390-760nm，大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。
光波的工作窗口（三个通信窗）：光纤通信中应用的波长范围是在近红外区短波长区（可见光，肉眼看是一种橘黄色的光）850nm橘黄色的光长波长区（不可见光区）1310nm（理论上的色散最小点）、1550nm （理论上的衰减最小点）光纤的结构与分类1. 光纤的结构理想的光纤结构：纤芯、包层、涂覆层、护套构成。
纤芯和包层用石英材料制作，机械性能比较脆弱，容易断，故一般会加两层涂覆层，一层树脂型、一层尼龙型，使得光纤柔性性能达到工程实际运用的要求。
2.光纤的分类（1）光纤按照光纤横截面的折射率分布划分：分为阶跃型光纤（均匀光纤）和渐变型光纤（非均匀光纤）。
假设，纤芯折射率为n1，包层折射率为n2为了使纤芯能够远距离传光，构成光纤的必要条件是n1>n2均匀光纤的折射率分布是个常数非均匀光纤的折射率分布规律：其中，△——相对折射率差α——折射指数，α=∞——阶跃型折射率分布光纤，α=2——平方律折射率分布光纤（一种渐变型光纤）这种光纤比起其他渐变型光纤，模式色散最小最优（2）按纤芯中所传输的模式数量来划分：分为多模光纤和单模光纤这里的模式是指：在光纤中所传输的光线的一种电磁场的分布，不同的场分布就是一种不同的模式。
单模（光纤中只传输一种模式）、多模（光纤中同时传输多种模式）目前由于对传输的速率要求越来越高、传输的数量要求越来越多，城域网向高速大容量方向发展，所以采用的多是单模阶跃型光纤。
（本身传输特性优于多模光纤）（3）光纤的特性：①光纤的损耗特性：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加而光功率逐渐下降。
光纤通信基础知识
同步 TDM A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
周期1 周期 周期2 周期
可用带宽
异步TDM 异步 A1 B1
周期1 周期
B2
周期2 周期
C2
ATM是一项数据传输技术。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种 是一项数据传输技术。 是以信元为基础的一种分组交换和复用技术， 是一项数据传输技术 是以信元为基础的一种分组交换和复用技术 为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。 为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。 ATM的传送单元是固定长度 的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元） 的传送单元是固定长度 的 （信元） ATM适配层（AAL）是把一特定的数据源转换成ATM通讯量的特定类型的服务，也就是说 适配层（ ）是把一特定的数据源转换成 通讯量的特定类型的服务， 适配层 通讯量的特定类型的服务 处理建立用户所要求的服务质量的机制。有四个被定义的类： 它 处理建立用户所要求的服务质量的机制。有四个被定义的类： A 级 - 固定比特率 固定比特率(CBR)业务 业务:ATM适配层 适配层1(AAL1),支持面向连接的业务 其比特率固 支持面向连接的业务,其比特率固 业务 适配层 支持面向连接的业务 常见业务为64Kbit/s话音业务 固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电 话音业务,固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电 定,常见业务为 常见业务为 话音业务 路。 B 级 - 可变比特率 可变比特率(VBR)业务 业务:ATM适配层 适配层2(AAL2)。支持面向连接的 业务 适配层 。 业务, 其 比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信 业务 比特率是可变的。 和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性, 和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性 其原因是 接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 C 级 - 面向连接的数据服务 面向连接的数据服务:AAL3/4。该业务为面向连接的业务 适 。该业务为面向连接的业务,适 用于文件传递和数据网业务,其连接是在数据被传送以前建立 用于文件传递和数据网业务 其连接是在数据被传送以前建立 的。它是可变比特率的,但是没是介面传递延迟。 它是可变比特率的 但是没是介面传递延迟。 但是没是介面传递延迟 D 级 - 无连接数据业务 常见业务为数据报业务和数据网业务。 在 无连接数据业务:常见业务为数据报业务和数据网业务 常见业务为数据报业务和数据网业务。 传递数据前, 其连接不会建立。 均支持此业务。 传递数据前 其连接不会建立。AAL3/4或AAL5均支持此业务。 或 均支持此业务
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。
光纤通信基础知识ppt课件
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
光纤通信技术的使用教程分享
光纤通信技术的使用教程分享光纤通信技术是一种高速、高带宽的通信传输方法，这种技术已经广泛运用于今天的现代通信网络中。
光纤通信技术的使用可以极大地提高传输速度和信号质量，满足了人们对于数据传输的高要求。
在这篇文章中，我们将为大家分享光纤通信技术的相关知识和使用教程，希望能帮助大家更好地了解和应用这项重要的通信技术。
一、光纤通信技术的基础知识1. 光纤通信的原理：光纤通信是利用光纤作为传输介质，通过将信息转换成光信号传输，再通过接收器将光信号转换回电信号的方式进行数据传输。
这种方式能够实现高速、高带宽和长距离传输。
2. 光纤的构成和类型：光纤通信中常用的光纤主要由纤芯和包层组成，其中纤芯是光信号传输的核心，包层则用来保护纤芯并提高信号传输效率。
根据光纤的结构和用途不同，可以分为单模光纤和多模光纤两种类型。
3. 光纤通信的优势：与传统的电缆通信相比，光纤通信具有许多优势。
光纤通信具有更大的带宽和更低的传输损耗，能够支持更高速的数据传输。
此外，光纤通信还具有抗电磁干扰、安全性高、体积小和免维护等优势。
二、光纤通信技术的应用及使用教程1. 光纤通信的应用领域：光纤通信技术广泛应用于各个领域，包括电信、互联网、有线电视、数据中心等。
在电信行业中，光纤通信技术被用于电话、宽带网络和移动通信基站等。
在互联网领域，光纤通信实现了高速、稳定的网络连接。
2. 光纤通信的设备和组件：为了实现光纤通信，我们需要一些特定的设备和组件。
这些设备包括光纤收发器、光纤放大器、分光器、光开关等。
在选择和使用这些设备时，需要根据实际需求和使用环境来确定。
3. 光纤通信系统的建设和维护：搭建光纤通信系统需要进行前期规划、设计和施工等工作。
首先，需要确定信号传输距离、带宽要求和网络拓扑结构等信息，并选择合适的设备和光纤类型。
在系统建设完成后，还需要定期进行光纤的检测和维护工作，以保证系统的正常运行和性能优化。
4. 光纤通信技术的故障排除：光纤通信系统可能会出现一些故障，如信号中断、传输质量下降等。
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识光纤通信是一种利用光信号传输信息的通信技术。
它基于光波在光纤中的传输，具有高带宽、低损耗、抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。
下面将介绍光纤通信的原理和一些基础知识。
1.光纤通信原理光纤通信的原理基于光的全内反射。
光纤是由一个或多个折射率不同的材料构成，光信号通过光纤中的光核进行传输。
当光信号从一个折射率较高的材料传到折射率较低的材料时，会发生全内反射，光信号会在光纤中沿着光核一直传输。
光纤通信系统主要包括光源、光纤和光接收器三个部分。
光源产生光信号并将其注入光纤中，光纤将光信号传输到目标位置，光接收器将光信号转化为电信号进行处理。
这样就完成了光纤通信的整个过程。
2.光纤类型根据应用场景和使用材料的不同，光纤可以分为多种类型。
常见的光纤类型有单模光纤和多模光纤。
单模光纤（Single-Mode Fiber，SMF）是一种具有较小光纤芯径的光纤，适用于远距离传输。
它可以在光纤中传输一个光模式，具有较低的传输损耗和较小的色散效应。
单模光纤主要用于长距离通信和数据传输。
多模光纤（Multi-Mode Fiber，MMF）是一种具有较大光纤芯径的光纤，适用于短距离传输。
多模光纤可以在光纤中传输多个光模式，但由于折射率不同，不同光模式的传输速度会有差异。
多模光纤主要用于局域网、数据中心等短距离通信场景。
3.光纤连接方式光纤连接主要有两种方式：直连和连接器。
直连是将两根光纤通过激光焊接技术直接连接起来。
直连具有较低的插损和回波损耗，但连接时需要专业操作，一旦连接失败将无法更换。
连接器是将光纤端面抛光并用连接器将两根光纤连接在一起。
连接器具有灵活性，连接和更换方便，但具有一定的插损和回波损耗。
4.光纤通信的关键参数光纤通信中，有几个重要的参数需要关注。
带宽是指光纤传输信号的频率范围。
带宽越大，传输速率越高。
损耗是光信号在光纤中传输时丢失的能量。
损耗越小，信号传输的距离越远。
色散是指光信号在光纤中传输时信号传播速度与光波长之间的关系。
光纤通信原理及基础知识ppt课件
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
光纤的基本结构和分类
光纤的结构及组成
纤芯 (SiO2+Ge+F) (掺锗二氧化硅) 8.6-9.5 µm
纤芯
(掺锗二氧化硅) 50 µm / 62.5 µm / 100 µm 纤芯 (聚甲基丙烯酸甲酯 ) 980 µm
衰减单 模光纤 G655光纤：在1550nm窗口给定波长区间内色散不为零的色 散位移单模 光纤， 称为非零色散位移光纤 G655A ：单信道光纤(1995)
G655B、 G655C ：DWDM光纤(2000.10,2003.1) G656光纤：使用于DWDM 系统S+C+L波带的非零色散位移光纤 (2003.10提出，2004.4争取会议同意)
1 2
媒质1
折射率n1
1
媒质1 折射率n1
媒质2 折射率n2
2
媒质2 折射率n2
1=2
n1· Sin1=n2· Sin2
光纤通信的基本原理
光的全反射定律
折射率 n＝光在真空中的传播速度/光在该媒质中的传播速度
媒质 折射率 真空 空气 水 多模光纤 单模光纤
玻璃
钻石
1.0
1.0003 1.33
光纤的基本结构和分类
单模光纤的特性
单模光纤特性
G.652光纤 G.653光纤 G.654光纤 最成熟的单模光纤，但未把最小的衰 减与最小的色散有效的结合在一起。 过渡性的单模光纤，把零色散点移到 了衰减最小的波长。
过渡性的单模光纤，通过对光纤的截 止波长进行位移而获得极低的衰减。
一种新型的单模光纤，把最小的衰减 与小的色散结合在一起。
光通信基础知识
GRIN LENS 的应用
用于Collimator
Collimated beam
Fiber end
Real image of the fiber end
Grin Lenses (0.23 pitch)
GRIN LENS 的应用
用于Isolator
GRIN LENS 的应用
用于Isolator
您即将接触到的光学产品
无源器件（PASSIVE）-被动器件（光-光传输）
Active Products
Sourcing laser
Cooled TOSA
CW1550
Uncooled TOSA
Tunable
Pump laser
Modulator
OA
2.5Gb/s
APE
10Gb/s
PD
x,y,z
Grin Lenses (0.23 pitch)
GRIN LENS 的应用
另外，有提出：由于单片GRIN Lens难以同时满足单模光纤的小芯径（约8~10μm)小数值孔径的要求（一般为0.11），而采用两片GEIN Lens 构成耦合系统，这样可进一步降低器件的插损。
Application of GRIN LENS
Parameters of GRIN Lens
4. 节距（pitch）
指光线在GRIN Lens中所走过的一个完整周期的长度L。 在光纤通信用的器件中，常采用的是1/4(L)节距的GRIN Lens。
Point Source
0.25 pitch
Parameters of GRIN Lens
H
M
L
Uniformity, Batch-to-batch
FTTH工程技术试题库
试题库一、填充题（一）光纤通信基础知识1、目前光纤通信所用光波的波长范围为λ=0.8～ 2.0 μm电磁波谱中的近红外区。
其中0.8～1.0 μm称为短波长段， 1.0～2.0 μm称为长波长段。
目前光纤通信使用的波长有三个：0.85 μm、1.31 μm、1.55 μm。
2、光纤通信由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；串扰小，信号传输质量高；3、光纤通信未来将向以下几个方面发展：大容量与高速化、全光化、业务多样化、智能化。
4、光纤的几何尺寸很小，纤芯直径一般在 5~50μm之间，包层的外径为 125μm ，包括防护层整个光纤的外径，也只有 250μm左右。
5、光纤是光通信系统的传输介质，是光传输网络的物理层媒质。
一般由纤芯、包层、防护层组成。
6、光纤的分类方法很多，它既可以按照光的折射分布来分，如阶跃光纤和渐变光纤，也可以按照传输模数来分，如单模光纤和多模光纤。
7、蝶形引入光缆常选用纤芯型号G.957A2光纤。
8、光纤的色散和损耗是限制光无中继传输距离的两个重要因素。
9、为了满足光缆的性能要求必须合理地设计光缆的结构。
光缆的结构可分为缆芯，加强元件和护层三大部分。
10、根据缆芯结构，光缆可分为层绞式、骨架式、带状光纤和束管式四大类。
11、FTTH 光缆线路的入户引入段使用光缆，一般使用蝶形引入光缆，也称为皮线光缆。
12、室内非金属蝶形引入光缆的短期拉伸力(N)80N ，自承式蝶形引入光缆的短期拉伸力600N 】。
13、在光纤接续领域，机械式光纤接续和熔接接续是实现光纤固定连接的两种不同方式。
14、光纤连接器常采用螺丝卡口、卡销固定、推拉式三种结构。
15、光纤耦合器（分光器）一般有平面波导式和熔融拉锥式两种。
PLC FA16、目前光传输网络核心层逐渐向自动交换光网络（ASON ）方向发展，中继层面快速过渡到以多业务传送平台（MSTP ）为代表的经济传送话音和数据的方式，接入层面逐步向无源光网络（PON ）过渡。
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识
一、光纤通信原理
光纤通信的核心技术是光子学，它是利用光纤光缆中的光纤对光信号进行传播和传输。
光纤光缆是一种由多根光纤缆组成的电缆，用来传输可见光或近红外波长范围内的光信号。
它包含一根中心的内管，围绕着由若干根绝缘光缆组成的外面，以及外面包裹的电缆套管。
光纤具有比一般电线传输快和体积小的优势。
而且它可以传输的信息量比一般电线传输的信息量大得多，在数据传输，广播和电视节目传输，网络传输，数据中心和建筑物的内部数据传输，机场、地铁和高速列车的安全监控等场合有广泛的应用。
二、光纤通信基础知识
1、光纤的基本结构
光纤是由内管、纤芯、护套和外皮组成的。
内管是光纤的中心，由若干根细细的玻璃或塑胶的纤维组成，用来把发出的信号紧密包裹起来；纤芯则由抗光折射率差异的介质层组成，可以实现光子的数字信号传输；护套是中心纤芯的保护层，由特殊的材料构成，用以抗折和抗磨损；。
光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍
光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍一、光纤通信概述光纤通信是一种基于光纤传输信息的技术，它利用光的特性实现信号的传输和处理。
与传统的铜线和无线通信相比，光纤通信具有更高的带宽、更低的信号衰减和更远的传输距离等优点，因此成为国际上普遍采用的通信方式之一。
光纤通信系统通常由三部分组成：光源、传输介质和接收器。
其中，光源产生光信号，光纤负责传输；光接收器接收信号并将其转化为电信号。
光源可以是半导体激光器、发光二极管等，而光接收器则可以是光电二极管、光二极管等。
光纤通信系统具有以下优点：1.高速传输：光纤的传输速度很快，可达到每秒数十亿位的传输速率，远高于传统的铜线通信。
2.信号衰减小：由于光纤中传播的是光信号，而光信号的衰减比电信号小很多，因此在长距离传输时，光纤的信号衰减相对较小，传输质量更好。
3.安全可靠：由于光信号无法被窃听和干扰，因此光纤通信更安全可靠。
二、光纤和光缆基础知识介绍1. 光纤光纤是将光束导入硅基、石英等材料中传播的一种技术。
一般由芯、包层和包覆层组成。
芯是载流介质，包层是用来防止信号泄漏的介质，包覆层是用来保护光纤的外层。
光纤的类型主要有多模光纤和单模光纤两种。
多模光纤的芯的直径一般为50或62.5微米，单模光纤的芯的直径只有几个微米左右。
单模光纤的优点在于传输质量更好，由于芯的直径小，所以功率损失更少，传输距离也更远，但造价也较高。
2. 光缆光缆是用来保护和传输光纤的一种材料。
它主要由光纤、护套、铠装层和防水层等组成。
光缆的护套一般由PVC、LSZH和PE等材料构成，不同的护套材料具有不同的特性，一般用于不同的场合。
光缆比较脆弱，需要特别的保护，因此在光缆的外层一般要铺设防水层、铠装层等来进行保护。
其中的防水层主要作用是保护光缆不能被水泡，铠装层则是为了防止外力对光缆的影响。
三、总结光纤通信是一种现代化的通信技术，它具有高速传输、信号衰减小和安全可靠等优点。
光纤通信系统由光源、传输介质和接收器三部分组成。
PON ONU光纤通信基础知识
一、光学通信基础光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。
光传输原理：光在从一种介质到另外一种介质传播过程中，在两种介质表面会产生光的折射和反射；所以若需要光作为信息载体在理想无损耗的情况下传输信息，则纤芯的折射率要大于纤芯包层，入射光角度要大于临界角，光会在光纤中产生全反射（1），延光纤进行传输。
传输波长：不同波长的光在同一光纤中传输，其色散、散射、损耗都不同，为满足光纤传输过程中损耗最小，主要以850窗口、1310窗口（最适用单模光纤）、1550nm窗口（最适用多模光纤）波长作为常用通信波长。
光纤：光纤主要分为单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF），多模因传输模式复杂，光纤端面大，损耗大，只适用在短距离多种模式的场景；针对于PON传输业务，都基于单模光纤传输。
光学上把具有一定频率，一定的偏振状态和传播方向的光波叫做光波的一种模式。
光纤连接头分以下几类，又以端面是否为平面或斜面分为PC和UPC。
PON传输领域主要以SC/PC光纤为主，特殊情况特殊处理。
WDM：波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；二、光模块相关指标：1. 眼图：光眼图是包含从“000”到“111”的所有光电平的状态组叠加成的图形；通常取眼图仪的1.25UI眼图显示来分析眼图指标。
2. 平均光功率（AOP）光逻辑电平1和逻辑电平0的功率平均值。
光功率单位常用毫瓦(mW)和分贝毫伏(dbm)表示，dbm=10*lg(mW)。
测试方法：使用手持光功率计，选择被测光波长，将光纤接入光功率计得出读数。
注光眼图仪中有平均光功率的测量项，但存在内部插损、未校准、分光插损、统计方式差异等会造成和手持光功率计读数有较大差异，不建议以眼图仪中测量值为准。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
13
光缆的分类
按光纤在光缆中的状态分：紧结构、松结构、半松半紧结构 按缆芯结构分：层绞式、骨架式、带式、束管式 按光缆敷设条件分：架空、管道、直埋和水底光缆 按光缆使用环境场合分：室外光缆、室内光缆 层绞式：一般采用中心加强件来承受张力，光纤环绕在中心加强件周围，并以一定节距绞合 成缆； 骨架式：在中心加强件外面制一个带螺旋槽的聚乙烯骨架，一次涂敷的光纤置于骨架的槽内， 使光纤受到很好的保护。 带式：是先将一定数目的光纤排列成行制成光纤带，然后把若干条光纤带按一定的方式排列 扭绞成缆，是一种高密度结构的光缆。 束管式：是一种新型的光缆结构，它的特点是中心无加强元件，缆芯都为一充油管，一次涂 敷的光纤浮在油膏中，加强件在管的外面，既能做加强用，又可作为机械保护护层；
0.85 μm（850nm）窗口； 1.31 μm（1310nm）窗口； 1.55μm（1550nm）窗口；
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
11
课 程 提 纲
1 光纤基础知识
2 光缆基础知识 3 PON系统基础知识
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
6
光纤的分类
按光纤内部的电磁场总模数：
单模（Single-Mode） 多模（Multi-Mode）
按折射率分类：
阶越型光纤 渐变型光纤 W型光纤
按使用波长分类：
短波长光纤：波长为850nm的光纤； 长波长光纤：波长为1310nm的光纤； 超长波长光纤：波长为1550nm的光纤；
模式色散最大、材料色散次之、波导色散最小。 损耗（衰减）：光波在光纤中传输一段距离后能量会衰减，这就是光纤的损耗。损耗 是衡量光纤性能的关键指标之一。光纤的损耗限制了光纤最大无中继传输距离。损耗 用损耗系数α（λ）表示，单位为dB/km，即单位长度km的光功率损耗dB（分贝）值。
单模光纤 1310nm 0.4～0.6dB/km 1550nm 0.2～0.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km
把握现在 成就未来
20
PON的基本原理
上行 TDMA 方式：上行通过TDMA（时分复用）的方式传输数据。
任何一个时刻只能有一个ONU 发送上行信号。 各个ONU 发送的上行数据流通过光分路器耦合进共用光纤，以TDM 方式复合成一个 连续的数据流。 每个ONU 由一个TDM 控制器，它与OLT 的定时信息一起控制上行数据包的发送时刻， 避免复合时数据发生碰撞和冲突。
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
8
常见光纤参数
色散(Dispersion)：
光纤的色散是指由于光纤中传输的信号是由不同模式或不同频率携带的，它们在传输过程 中速度不同，从而引起波形失真的一种物理现象。
模式色散：是指在光纤中由于各模式的轴向速度（传播路径）不同，使得到达终点的时间 也不相同，而引起的脉冲展宽。 材料色散：是指由于构成光纤的材料的折射率随传输广播的频率变化，导致模内不同频率 信号的传输速度不同而引起的色散。 波导色散：是指由光纤的几何结构所引起的色散。
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
18
PON的基本原理
PON系统采用WDM（波分复用）技术，不同的方向使用不同波长的光信号，实 现单纤双向传输。
采用两种复用技术 下行数据流采用广播技术，实现天然组播； 上行数据流采用TDMA技术，灵活区分不同的ONU数据；
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
按特殊用途分类：
保偏光纤、有源光纤、双包层或多包层光纤； 增敏光纤、特殊涂层光纤、耐辐射光纤、发光光纤；
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司把握现在 成就未来7常见光纤型号
G.651 多模光纤 G.652 零色散点在1310nm波长左右的单模光纤 G.653 零色散点在1550nm波长左右的单模光纤 G.654 截止波长位移单模光纤 G.655 非零色散位移单模光纤 G.656 宽带光传送的非零色散光纤 G.657 接入网用弯曲衰减不敏感单模光纤
12
光缆的定义与结构
实际应用中，为了提高光纤的强度、耐温等性能，光纤必须制成光缆才能使 用。 光缆的定义:用适当的材料和缆结构，对通信光纤进行收容保护，使光纤免受 机械和环境的影响和损害，适应不同场合使用。 光缆结构可分为缆芯，加强元件和护层三大部分。
缆芯是光缆结构中的主体，其作用主要是妥善地安置光纤的位置，使光纤在各种外力 影响下仍能保持优良的传输性能； 加强元件一般采用圆形钢丝、扇形钢丝、钢绞线或钢管等；加强元件有两种设置方式， 一种是放在缆芯中心的中心加强方式，常用于层绞式和骨架式，另一种是放在护层中 的外层加强方式，常用于带式和束管式； 护层位于缆芯外围，是由护套等构成的多层组合体。护层结构应根据敷设条件选定， 敷设方式主要有管道、直埋、架空、水底（或海底）等几种。
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
23
PON网络主要技术指标
基于PON 的FTTH 网络模式必须通过衰耗核算的方式，来确定其有效的传输距 离，确定OLT 覆盖区域和覆盖半径； 应根据网络建设中采用的不同技术、组网方式等做好带宽的合理测算，以满 足不同业务和不同客户群对带宽的差异化需求。
纤芯：折射率较高，用来传送光 包层：折射率较低，与纤芯一起形成 全反射条件 护套：强度大，能承受较大冲击，保 护光纤
纤芯
包层
护套（涂覆层）
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
4
光纤的尺寸
外径：一般为125um(一根头发平均100um) 内径：单模9um 多模50/62.5um
四种常 见缆芯 结构：
Loose Tube optical cable 层绞式光缆 Slotted Core optical cable 骨架式光缆 Ribbon optical cable 带状光缆
Central Tube optical cable 中心束管式光缆 ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
光纤通信基础知识
2013年6月15日
课 程 提 纲
1 光纤基础知识 2 光缆基础知识 3 PON系统基础知识
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
2
光纤通信的特点
光纤通信的优点：
通信容量大； 传输距离长； 保密性能好； 适应能力强； 体积小、重量轻、便于施工维护； 原材料丰富、价格低廉；
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
16
课 程 提 纲
1 光纤基础知识 2 光缆基础知识
3 PON系统基础知识
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
17
PON的定义与构成
PON的定义 PON：即无源光网络，Passive Optical Network的缩写，一种基于P2MP拓 朴的技术。 所谓无源是指光配线网ODN不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分 路器Splitter等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。 无源光网络的构成 PON 由局侧的 OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、 用户侧的 ONU（Optical Network Unit，光网络单元）、 和两者之间的 ODN（Optical Distribution Network，光配线网络）组成。
125
9
125 50
125 62.5
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
5
光纤的分类
按材料分类：
石英系光纤：纤芯与包层都是高纯度的二氧化硅（SiO2）掺有 适量杂质制成，损耗低、强度大、可靠性好、传输距离长，但 成本高，目前应用最为广泛； 石英芯塑料层光纤：纤芯采用石英制成，包层采用硅树脂，特 性同石英系光纤，但成本较低； 多成分玻璃光纤：一般采用SiO2、Na2O、CaO等多组玻璃材料 制成，其特点是损耗较低，但可靠性也比较差； 塑料光纤：纤芯与包层都是高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯 酸甲酯（有机塑料）制成，损耗大，传输距离很短，价格很低。 多用于家电、音响，以及短距的图像传输。 红外光纤：利用红外材料制成的光纤，具有极低的理论损耗极 限，适用于长距离通信。但由于目前工艺与技术原因，损耗相 当大，每公里几十-几百DB。
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
24
PON系统传输距离测算公式
PON系统R/S-S/R最 大允许通道插损
单个活动连 接器的损耗
OLT-单个ONU之 间活接头数量
ZBITI
中博信息技术研究院有限公司
把握现在 成就未来
21
PON系统的特点
多业务：PON系统要求提供语音，数据，视频等业务接入，业务透明性好 ，实现真正意义的全业务接入与“三网合一” 。 高带宽：EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以 太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达2.5Gb/s的带宽。 长距离接入：由于光纤的传输距离高达数百公里，所以实际上物理传输 层的距离瓶颈在收发光信号的设备光器件上，目前PON标准规定距离为 20km 成本相对低：由于PON系统的ODN部分没有电子部件，无需电源供应，因 此容易铺设，基本不用维护，建设维护成本低。设备相对简单，系统对 局端资源占用很少，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高。