光通信基础知识
光通信基础
光通信基础
光通信基础是指利用光作为传输介质进行通信的技术。
光通信作为一种高速、高带宽、低延迟的通信方式，已经成为现代通信领域的重要组成部分。
本文将从光通信基础的原理、应用和未来发展等方面进行探讨。
光通信的基础原理是利用光纤作为介质传输信息。
光纤是一种细长的玻璃纤维，能够将光信号沿着其传输，具有低损耗、高带宽、抗干扰等优点。
光通信系统一般包括光源、调制器、光纤、接收器等部分。
光源可以是激光器或LED 灯等，通过调制器将电信号转换成光信号，经过光纤传输到接收器，再将光信号转换为电信号进行解码。
这样就实现了信息的传输。
光通信在各个领域都有广泛的应用。
在通信领域，光通信可以实现高速、高带宽的数据传输，适用于互联网、移动通信等场景。
在医疗领域，光纤传感技术可以实现对人体内部的观测和检测，用于医学诊断和治疗。
在军事领域，光通信可以实现安全、抗干扰的通信，保障国家安全。
在工业领域，光通信可以实现工业自动化和智能制造，提高生产效率和质量。
未来，随着5G、物联网、人工智能等技术的发展，光通信将迎来更广阔的发展空间。
未来的光通信系统将更加智能化、高效化，能够适应复杂多变的通信环境。
同时，光通信的成本也将进一步降低，普及范围将更广。
总的来说，光通信基础是现代通信领域不可或缺的一部分。
其高速、高带宽、低延迟等优点使其在各个领域都有广泛的应用前景。
随着技术的不断进步和发展，光通信将为人类社会带来更多的便利和发展机遇。
希望在未来的发展中，光通信技术能够更好地服务于人类社会的发展和进步。
光通信基础知识
光纤连接头，连接和接插面板连接头是为了对光纤连接的时候能有低的损耗和为连接点提供机械上和环境上的保护，容易进行连接和断开。
大部分的连接头的损耗要比接合大。
EIA/TIA 568 标准的连接头的损耗规定必须小于0.75dB.造成连接额外损耗的原因有空间隔离(Arial separation）, 角度没对齐(Angular misalignment), 径向位移(Radial displacement), 纤芯扭曲(core distortion), 纤芯不匹配(core mismatch), 数值孔径不匹配(NA mismatch)等。
空间隔离和角度没对齐是造成额外损耗的主要因素。
对于光纤连接头来说，最重要的部分是套圈(ferrule)，它可以是瓷，塑料，也可以是金属，光纤置于套圈中央，为光纤连接提供精确对齐和保护。
主要部分(body)和套圈连接，然后是弹簧套在主体(body)上，然后加上旋套。
很多情况下，主体上有一个栓(key)来使得连接只能朝一个方向上转动和连接。
在连接光纤的地方有一个后壳(backshell)来释放应力，可以是橡胶等有韧性的材料。
光纤的端面需要抛光，使得端面平滑整齐，多模光纤的端面可以是平的，而单模光纤端面有点圆。
对于多模光纤来说平的端面就可以接受了，但是对于单模光纤，平的端面带来的菲涅尔反射会影响到系统的性能，包括对激光器的影响和对高速数据的影响。
把端面弄圆一点可以减低反射，这种端面叫PC(physical contact). 其他类型的端面有SPC, 和APC. SPC（Super PC）端面是一个180度的球面，APC(Angle PC)是一个有一定倾斜角度的端面。
端面的打磨是一个精细的工作，即使是一点的偏离都不可以接受。
这使得PC端面的连接头相对别的普通连接头要贵很多。
连接头可以分好几类，包括在线连接(inline), 和有源器件的连接，如激光器等，还有就是军事上应用的连接头，衰减连接等等。
光通信知识
光通信知识光通信是一种基于光波传输信息的技术，它利用光信号在光纤中的传输来实现高速、远距离的数据传输。
相比传统的电信号传输方式，光通信具有更高的传输速率和更大的带宽，因此在现代通信领域得到了广泛应用。
光通信的基本原理是利用光的特性进行信息传输。
光是一种电磁波，它的波长较短，频率较高，能量较大。
光通信系统通过发射器将电信号转换为光信号，然后通过光纤传输光信号，最后再通过接收器将光信号转换为电信号。
在光纤中，光信号通过反射和折射的方式进行传输，因此可以实现长距离的传输。
光通信系统由三个主要部分组成：光源、光纤和接收器。
光源一般采用激光器或发光二极管，它们能够产生高强度、高稳定性的光信号。
光纤是光通信的传输介质，它由高纯度的玻璃或塑料制成，具有较低的损耗和较高的抗干扰能力。
接收器将光信号转换为电信号，一般采用光电二极管或光探测器。
光通信具有许多优势。
首先，光通信的传输速率很高，可以达到数十个Gbps甚至更高。
这使得光通信在大容量数据传输和高速互联网接入方面具有重要应用价值。
其次，光通信的传输距离较远，光信号在光纤中的传输损耗相对较小，因此可以实现数十公里甚至更远距离的传输。
此外，光通信还具有抗电磁干扰和安全性高的特点，使得数据传输更可靠和安全。
光通信在各个领域都有广泛的应用。
在电信领域，光通信已成为主要的传输方式，用于实现长距离电话通信和互联网接入。
在数据中心和计算机网络中，光通信可以实现高速、大容量的数据传输，满足云计算和大数据时代的需求。
此外，光通信还在军事、医疗、航天等领域得到了广泛应用。
然而，光通信也存在一些挑战和问题。
首先，光纤的制造和敷设成本较高，对于一些发展中国家而言，光通信的普及仍然面临一定的困难。
其次，光通信系统对环境的要求较高，如温度、湿度等，这也增加了系统的复杂性和维护成本。
此外，光通信在大气、水下等特殊环境下的传输也存在一定的挑战。
为了克服这些问题，研究人员一直在努力提高光通信技术。
光通信基础
光通信基础光通信基础是一种基于光波传输信息的通信技术，它利用光纤作为传输介质，通过调制光信号来实现数据传输。
光通信基础在现代通信领域中起着至关重要的作用，其优势包括高速传输、大容量、低延迟等，因此被广泛应用于各种通信网络中，如互联网、无线通信、卫星通信等。
在光通信基础中，最常见的光传输方式是利用光纤传输数据。
光纤是一种能够将光信号传输至远距离的介质，其主要成分是由玻璃或塑料制成的纤维，具有高折射率和低衰减的特点。
通过光纤，光信号可以在其中传输，而且光信号的传输速度非常快，可以达到光速的70%以上，这使得光通信具有极高的传输速度和带宽，适用于大容量数据传输和高速通信需求。
除了光纤传输外，光通信基础还涉及到光源、调制器、解调器、光检测器等组件。
光源是产生光信号的装置，常见的光源包括激光器和LED。
调制器和解调器用于对光信号进行调制和解调制，以便在传输过程中保持信号的完整性和准确性。
光检测器则用于接收和解析光信号，将其转换为电信号进行处理和解码。
在光通信基础中，光的属性和特性决定了光信号在传输过程中的表现。
光是一种电磁波，具有波动和粒子性质，它可以被调制成不同的频率和波长来传输信息。
光信号的频率和波长决定了其在光谱中的位置和传输速度，不同波长的光信号可以在光纤中同时传输，实现多路复用和提高传输效率。
在光通信基础中，光的衍射、干涉、色散等现象会影响光信号的传输性能。
衍射是光波在通过障碍物或光栅时发生的偏折现象，会导致光信号的传输路径发生变化。
干涉是光波叠加在一起形成干涉条纹的现象，可以用于光学测量和传感器中。
色散是光波在介质中传播时速度随波长变化的现象，会导致不同波长的光信号在传输过程中发生分散。
总的来说，光通信基础是一种先进的通信技术，具有高速传输、大容量、低延迟等优点，适用于各种通信网络中。
通过光通信基础，可以实现高效的数据传输和通信，推动信息社会的发展和智能化的进步。
随着科技的不断进步和发展，光通信基础将会在未来的通信领域中发挥更为重要的作用，为人类的生活和工作带来更多便利和可能性。
光通信技术的使用教程
光通信技术的使用教程随着信息时代的到来，人们对于高速、高效的数据传输需求越来越迫切。
而光通信技术作为一种高速、长距离、大容量的传输方式，被广泛应用于通信领域。
本篇文章将向您介绍光通信技术的使用教程，帮助您了解光通信技术的基本原理及使用方法。
一、光通信技术的基本原理光通信技术是利用光作为信号载体进行信息的传输和交换。
光通信的基本原理主要涉及光的产生和传输两个方面。
1. 光的产生光通信中常用的光源主要包括激光二极管（LD）和半导体激光器（LD）。
这些光源能够通过电流激发出光，产生出高纯度和高稳定性的光信号。
2. 光的传输光的传输分为光纤传输和自由空间传输。
光纤传输是利用光纤作为传输介质，将光信号通过光纤传输到目标位置。
自由空间传输则是直接将光信号通过自由空间进行传输。
二、光通信技术的使用方法光通信技术的使用方法主要包括光纤连接、光信号调制与解调、以及光网络结构的构建。
1. 光纤连接光纤连接是指将光源产生的光信号通过光纤传输到目标位置的过程。
连接光纤的方法主要有两种：插入式连接和螺纹式连接。
在进行光纤连接时，需要注意光纤的对齐和保持端口的清洁，以确保光信号能够有效传输。
2. 光信号调制与解调光信号调制与解调是光通信中的核心技术。
通过改变光信号的强度、频率或相位等参数，将数字信号转换为光信号进行传输，再将光信号转换为数字信号进行解读。
光调制器和光解调器是实现光信号调制和解调的重要装置。
3. 光网络结构的构建光网络结构是指在光通信中构建一套稳定、高效的网络系统，实现多点之间的光信号传输。
光网络主要由光发射器、光放大器、光开关和光接收器等组成。
在构建光网络时，需要根据需求选择合适的设备，合理规划光路和信号传输路径。
三、光通信技术的应用领域光通信技术广泛应用于各个领域，包括电信、互联网、数据中心、无线网络以及军事等。
下面将介绍几个典型的应用领域。
1. 电信随着通信业务的增长，传统的铜线传输方式已经无法满足需求，光通信技术成为了电信领域的首选。
光通信技术的基础知识
光通信技术的基础知识随着信息技术的不断发展，人们对于通信技术的需求也越来越高。
在这个大数据时代，通信技术已经成为了人们生产、生活和社交中不可或缺的一部分。
而随着光通信技术的兴起，人们对于传输速率和传输信号质量的追求也不断提高。
那么什么是光通信技术呢？它的基础知识有哪些呢？下面就让我们来了解一下。
一、什么是光通信技术？光通信技术是利用光波来传递信息的通信技术，它的传输速度快且带宽高，具有广阔的应用前景。
光通信技术已经成为现代通信业的重要领域之一，它应用于许多领域，比如：电视、电脑、互联网等等。
二、光通信的原理光通信的原理是利用光波传输信息，这里的光波指的是电磁波的一种。
光波的传播速度很快，达到每秒约30万公里，而且光波的带宽也非常大，可以支持高速数据传输。
光通信的传输过程主要分为三个步骤：1.信号的产生：光通信的信号可以由光源产生，光源可以是激光器、LED等光电器件。
2.信号的调制：信号调制是将信息信号转换成光通信能够传输的信号，通常采用调制器将信息转换成光脉冲信号。
3.信号的传输：光脉冲信号通过光纤进行传输，经过光放大器放大，最终被接收端接收并解调为原始信号。
三、光通信的应用光通信技术应用广泛，除了在电视、电脑、互联网等领域中使用，还应用于以下领域：1.航空航天领域：光通信技术可以用于卫星通信、星地通信等。
2.医疗领域：医疗器械中的光纤系统可以用于手术、诊断等。
3.工业领域：应用于机器人控制、传感器监视等。
四、光通信的发展趋势随着社会的不断发展，人们对于光通信技术的需求也越来越多，所以光通信技术的发展也受到了人们的广泛关注。
未来的发展方向主要体现在以下几个方面：1.提高传输速度：研究者面临着更高的数据传输速率、更广泛的带宽需求以及更有效的通信方式的挑战。
因此，研究和开发更高速、更有效的光通信技术是未来的发展方向。
2.节约能源：未来光通信技术需要节约能源，以减少环境污染，实现经济、社会和环境的可持续发展。
光通信基础知识PPT课件
码. 间干扰
25
光通信系统
——通信光纤
（4）色散 ➢色散种类：
模间色散（单模光纤无模间色散） 波长色散（材料色散、波导色散、折射剖面色散） ➢色散表示方法： 群时延差 ➢常用光纤色散(系数) G.652光纤（B1）: （1）在1288～1339nm范围内色散系数不大于3.5 ps/nm.km （2）1550nm波长的色散系数不大于18 ps/nm.km G.655光纤（B4）:0.1ps/（nm.km）.≤D（λ）≤10.0ps/（nm.km） 26
故其可用于远距离、波分复用、高速系统。
➢新建系统在传输速率和价格允许的条件下，应优选G.655光纤。扩容
系统将原系统的G.652光纤的工作波长选择到1550nm波长，可用色散补
偿光纤来解决色散问题。
（2）衰减和非线性因素
对采用波分复用和光纤放大器的高速系统较优先选用G.655光纤和
G.652D光纤。
O′ 包层
.
19
光通信系统
——通信光纤
2、光纤的导光原理
光源发出的光射线进入光纤纤芯以后，并不是所有的光射 线都能向前传输的，符合全反射的光射线才能向前传输。
n０
θ2
O
n1
n2
O′
.
20
光通信系统
——通信光纤
3、单模光纤的主要参数 (1)几何特性：模场直径9～10μm，偏差小于10％；模场同心度误差不 得大于1μm，实际商用小于0.5μm。 (2)弯曲损耗：宏弯损耗G.652在1550nm,100圈直径为60mm的光纤所增 加的损耗不得大于1dB，G.655光纤不应大于0.5dB。
使OH漂移出长波长，大于1700nm，不在光通信系统的工作
波长范围内
光通信行业入门资料
光通信行业入门资料光通信行业入门资料1. 介绍光通信是指利用光传输信号的通信技术。
它以光纤为传输媒介，通过光的全反射原理实现信息的传输。
在当前信息化社会的背景下，光通信作为一种高效、高速、大容量的通信方式，已成为现代通信领域中不可或缺的一部分。
本文档将介绍光通信的基本原理、技术发展历程、应用领域以及未来发展趋势，为读者提供光通信行业的入门资料。
2. 光通信的基本原理光通信的基本原理是利用光的全反射现象，在光纤中传输光信号。
光信号通过光发射器产生的光源转化为光脉冲信号，再经过光纤传输到接收端，由光接收器将光信号转化为电信号。
光纤作为光信号的传输媒介，具有低衰减、高带宽、抗干扰等优点，能够支持高速、大容量的数据传输。
在光纤中，光信号以光纤的传播模式（多模或单模）进行传输，通过光的全反射，光信号可以在光纤中传输的距离非常远。
3. 光通信的技术发展历程3.1 光通信的起源光通信的起源可以追溯到19世纪末的光电效应和拉赫曼效应的发现。
20世纪60年代，第一根光纤问世，并实现了光信号在光纤中的传输。
3.2 光通信的发展20世纪80年代，随着半导体激光器的发展，光通信进入了实用化阶段。
传统的长途电话线路开始逐步被光纤取代，光通信技术在通信领域取得了重大突破。
1998年，WDM（波分复用）技术的出现使光通信的传输容量大幅提升。
随后，光纤通信网络逐步覆盖了全球各地，光通信成为全球信息交流的重要手段之一。
3.3 光通信的现状目前，光通信技术已经非常成熟，广泛应用于长途通信、数据中心、移动通信等领域。
传输速率也从最初的几百兆提升到了现在的几十、甚至上百Tbps。
光通信技术的成熟为人们的日常生活提供了更加便捷和高效的通信方式。
4. 光通信的应用领域光通信广泛应用于以下几个领域：4.1 长途通信光纤通信网络已经覆盖了全球各地，成为实现全球信息互联的关键技术。
光通信在长途电话、互联网传输等领域发挥着重要作用。
4.2 数据中心随着云计算、大数据等技术的发展，数据中心需求快速增长。
光通信基础
光通信基础介绍光通信是一种利用光传输信息的技术，它的基本原理是利用光纤将光信号转化为电信号，通过光电转换器实现信号的发射和接收。
在现代通信中，光通信已经成为一种重要的传输方式，它具有高速、大容量、低损耗等优势。
本文将详细介绍光通信的基础知识。
光通信系统结构光通信系统主要由三个部分组成：光发射器、光纤和光接收器。
光发射器用于将电信号转化为光信号，光纤用于光信号的传输，光接收器则将光信号转化为电信号。
下面将详细介绍每个部分的工作原理。
光发射器光发射器一般由电调制器和光源组成。
电调制器负责将电信号转化为光信号，常见的电调制器有电吸收调制器和电变容调制器。
光源则产生光信号，常见的光源有激光二极管和半导体激光器。
光发射器的关键性能参数包括调制带宽、输出功率和调制深度等。
光纤光纤是光通信系统中的传输介质，它由一根细长的玻璃或塑料材料组成，具有较高的折射率。
光纤通过光的全反射原理，使光信号沿着纤芯传输。
光纤的关键性能参数包括损耗、带宽和色散等。
目前，光通信主要采用单模光纤，它可以实现更高的传输带宽和距离。
光接收器光接收器主要由光电转换器和电信号处理电路组成。
光电转换器将光信号转化为电信号，常见的光电转换器包括光电二极管和光电倍增管。
电信号处理电路负责对电信号进行放大、滤波和解调等处理，以恢复原始的信息信号。
光通信的优势光通信相比传统的电信信号传输方式具有许多优势，下面将详细介绍这些优势。
高速传输光通信可以实现很高的传输速率，目前已经实现了数百Gbps甚至Tbps级别的传输速率。
这使得光通信在大容量数据传输和高速互联网应用中具有重要地位。
大容量传输由于光纤具有较大的带宽，光通信可以实现大容量的信号传输。
相比传统的铜线传输方式，光通信可以同时传输多个信号，提高了传输效率。
低损耗光在光纤中传输时几乎没有损耗，可以实现长距离的传输。
相比传统的电信号在铜线中传输，光通信可以实现更远的传输距离，减少了中继设备的数量和成本。
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
光通信基本原理
光通信基本原理光通信是一种利用光作为信息传输的技术，广泛应用于现代通信领域。
本文将介绍光通信的基本原理，包括光的传播、调制与解调、光纤传输和光信号接收。
光的传播光是一种电磁波，在真空中的传播速度为光速，约为每秒3×10^8米。
当光线通过介质时，其传播速度会减小，同时光在介质中的传播路径也会发生折射和反射。
光在光学纤维中传播的原理就是基于光的全内反射现象。
调制与解调为了在光通信中传输信息，需要将信息信号调制到光波载体上。
常用的调制方法有两种：强度调制和相位调制。
强度调制是通过改变光波的强度来表示信息，而相位调制则是改变光波的相位来传输信息。
解调是将调制后的光信号还原成原始信息信号的过程。
常见的解调方法有直接检测法和相干检测法。
直接检测法是通过光敏探测器将光信号转换成电信号，然后进行信号处理；相干检测法则是利用光的干涉原理进行解调。
光纤传输光纤是光通信的关键组成部分，它是一种具有高折射率的细长光导纤维。
光纤传输基于光的全内反射原理，当光线以一定角度射入光纤时，就会一直沿光纤内壁传播，从而实现远距离的信号传输。
光信号接收光信号接收包括光电探测和信号处理两个过程。
在光电探测中，光信号首先被接收器中的光电二极管转换成电信号。
接着，信号处理电路将电信号放大、滤波和解调，最终得到原始的信息信号。
总结光通信基于光的传播、调制与解调、光纤传输和光信号接收等基本原理实现信息的传输。
光通信具有传输速度快、带宽大、传输损耗低等优势，广泛应用于电话、互联网、电视等通信领域。
随着技术的进步，光通信将在未来的通信发展中发挥更加重要的作用。
光通信的原理
光通信的基本原理1. 光通信简介光通信是指利用光作为信息传输的媒介，将信息从一个地方传输到另一个地方的通信方式。
与传统的电信方式相比，光通信具有带宽大、传输速度快、抗干扰能力强等优势，被广泛应用于长距离通信、高速数据传输等领域。
光通信的基本原理是利用光纤作为传输介质，通过调制光信号来实现信息的传输。
下面将详细介绍光通信涉及到的基本原理。
2. 光纤的工作原理2.1 光纤结构光纤是由两个主要部分组成：芯和包层。
芯是光纤中心的一条细长区域，其折射率较高；包层则包围在芯外部，其折射率较低。
这种结构使得在一定条件下，光可以沿着芯进行多次反射而不发生损耗。
2.2 全内反射当光从高折射率介质（如芯）射入低折射率介质（如包层）时，若入射角小于一个临界角，光线会被全内反射，并沿着高折射率介质传播。
这就是光纤中光信号的传输原理。
2.3 多模光纤和单模光纤根据芯的直径不同，光纤可分为多模光纤和单模光纤。
多模光纤的芯较粗，能够容纳多条不同路径的光信号传输；而单模光纤的芯较细，只能容纳一条路径的光信号传输。
在实际应用中，多模光纤适用于短距离通信，而单模光纤适用于长距离通信。
3. 光信号调制与解调3.1 光信号调制在发送端，将要传输的信息转化为电信号，并利用调制技术将电信号转化为可以携带信息的光信号。
常见的调制方式有强度调制、频率调制和相位调制。
•强度调制：通过改变输入到激光器中的电流来改变激光器输出的强度。
•频率调制：通过改变输入到激光器中的电流来改变激光器输出的频率。
•相位调制：通过改变输入到激光器中的电流来改变激光器输出的相位。
3.2 光信号解调在接收端，利用解调技术将接收到的光信号转化为电信号，并提取出原始信息。
常见的解调方式有直接检测法、相干检测法和差分相干检测法。
•直接检测法：利用光电二极管或光敏二极管将光信号转化为电信号，然后通过放大和滤波等处理得到原始信息。
•相干检测法：利用光学材料的非线性特性，将光信号与参考光进行干涉，从而得到原始信息。
光通信基础知识大全
光通信基础知识⼤全光纤的发明，带动了通信领域内的⾰命，如果没有光纤提供⼤容量的⾼速通道，互联⽹也只能停留在理论设想阶段。
如果说，20世纪是电的时代，那么21世纪就是光的时代。
光到底是如何做到能通信的？下⾯和⼩编⼀起学习⼀下光通信相关的基础知识吧。
Part1.光传播基础知识认识光波光波实际上是⼀种电磁波，在⾃由空间中电磁波的波长与频率成反⽐，两者乘积等于光速，即：将电磁波的波长或频率按顺序排列组成电磁波谱，根据波长或频率的不同，电磁波可以分为射线区、紫外线区、可见光区、红外线区、微波区以及⽆线电波区和长波区。
⽽⽤于通信的波段主要是红外线区、微波区以及⽆线电波区，下⾯⼀幅图让⼤家分分钟明⽩通信波段划分及对应的传播媒质。
本⽂的主⾓“光纤通信”使⽤的是红外线波段的光波。
提到这⼀点⼤家可能会疑问，为什么⼀定是红外波段？这个问题跟光纤材料也就是⼆氧化硅玻璃的光传输损耗有关，接下来就需要先了解光纤是如何传输光的。
光的折射、反射和全反射光从⼀种物质射向另⼀种物质时，在两种物质的交界⾯会发⽣折射和反射，且折射⾓度随⼊射光的⾓度增⼤⽽增⼤。
如下图中①→②。
当⼊射⾓达到或超过某⼀⾓度时，折射光会消失，⼊射光全部反射回来，这就是光的全反射，如下图中的②→③。
不同的材料折射率不同，因此光在不同介质中传播速率不同。
折射率⽤n表⽰，n=c/v，c为真空中速度，v为介质中的传播速度。
折射率较⾼的介质称为光密介质，折射率较低的称为光疏介质。
发⽣全反射的两个条件为：•由光密介质传输到光疏介质•⼊射⾓⼤于或等于全反射临界⾓为了避免光信号泄露和降低传输损耗，光纤中的光传输都是发⽣在全反射条件下的。
Part2.光传播媒质（光纤）介绍光纤结构有了全反射光传播的基础知识，就很容易理解光纤的设计结构了。
光纤裸纤分为三层：第⼀层纤芯：位于光纤的中⼼部位，成分为⾼纯度的⼆氧化硅即玻璃。
芯径⼀般为9-10微⽶（单模）、50或62.5微⽶（多模）。
纤芯折射率较⾼，⽤来传送光。
光通信基础知识解析
20 10 0
1.0 0.8
损耗 (dB/km)
损耗 (各类光纤)
0.4
NZDF+ G.655+ NZDFG.655-
0.2 0.1 1.2 1.3
-10 -20
1.4
1.5 波长 (um)
1.6
1.7
色散 (ps/nm-km)
EDFA 带宽
影响传输性能的光纤特性
光纤损耗=>功率减弱
光纤色散 => 脉冲变形 ( 时域 ), 线性过程 ,
光纤
光纤的传播模式
高次模
基模 低次模
• 在光纤的数值 孔径角内，以某一角度射入 光纤端面，并能在光纤的纤芯到包层界面 上形成全反射的传播光线就可称为一个光 的传输模式。
光纤
光纤的传播模式
• 多模光纤：突变型光纤 渐变型光纤（G.651） • 单模光纤：标准常规光纤（G.652） 色散位移光纤（G.653） 非零色散位移光纤（G.655） 色散补偿光纤
光纤
光纤的工作波长
• 短波长光纤：0.6~0.9nm • 长波长光纤：1310~1550nm
影响系统性能的光纤特性
光纤损耗 光纤色散
光纤偏振模色散
光纤非线性
光纤损耗
• 吸收损耗 – 本征吸收 – 紫外吸收 – 红外吸收 • 散射损耗 – 瑞利散射
光纤损耗
光纤损 耗图谱
1.0 0.8
损耗(dB/km)
• 直到60年代中期，优质光学玻璃的损耗仍 高达1000dB/km，2x1081J，1047年太阳光能； • 英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博 士于1966年发表了一篇论文，提出利用带 有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信媒 介； • 1970年美国康宁（Corning）公司制成损耗 为20dB/km的低损耗石英光纤。
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2 光缆
单芯光缆结构图
多芯光缆结构图
（1）室内光缆
• 室内紧护套型光缆
（1）室内光缆
• 室内/外铠装光缆
（2）室外光缆
①室外松护套全干式光缆
②室外松套管充油式光缆(凝胶填充缓冲护套）
（2）室外光缆
③ 室外中心套管光缆
（四）光纤连接器件
1 光纤配线设备
– 光纤配线设备是光缆与光通信设备之间的配线 连接设备，用于光纤通信系统中光缆的成端和 分配，可方便地实现光纤线路的熔接、跳线、 分配和调度等功能。 – 光纤配线设备有机架式光纤配线架、挂墙式光 纤配线盒、光纤接续盒和光纤配线箱等类型， 可根据光纤数量和用途加以选择
50km
1550nm LD
SMF, 0.2dB/km 相干光通信
1550nm LD
SMF, 0.2dB/km
光端机结构（光收发器）
光纤
LD
光纤接口 波分复用器 光信号 1550
DC
PD
光纤接口
LD
DC
PD
波分复用器 光信号 光信号 探测 器 1310
1310/1550
1310/1550
光信号
探测 器
反射
折射
反射与折射同 时发生
全反射视频
光通信中波段
光源
第一代 第二代 第三代 第四代 未来 850nm LED
光纤，损耗
MMF, 3.6dB/km
标志
几十Mbit/s, 几十km
1310nm LED,LD
MMF, 0.5dB/km
140Mbit/s, 20~50km
1310nm LED,LD
SMF, 0.5dB/km
485接口 九芯座
双工器
直放站
LNA PA
基站 双工器 天线
射频输出
(三) 光缆
1光纤 （1）光纤的物理结构
– 包层的外径一般为125μm(一根头发平均100μm)， 在包层外面是5~40 m涂覆层，涂覆层的材料是 环氧树脂或硅橡胶。 – 光纤的基本结构分三种：62.5/125、50/125、 9/125。常用的62.5/125μm多模光纤，纤芯外径 是62.5μm，加上包层后外径是125μm。纤芯和包 层是不可分离的，纤芯与包层合起来组成裸光纤。
光通信
光的基本特性
光的基本特性
• 定义：光只是电磁波谱上的某一段频谱。光是 一种人类眼睛可以见的电磁波（可见光谱）。 光是由一种称为光子的基本粒子组成。具有粒 子性与波动性，或称为波粒二象性。《维基百 科》 • 特性：光是能量的一种传播方式。光源所以发 出光，是因为光源中原子的运动。有三种方式： 热运动、跃迁辐射或受激辐射。前者为生活中 最常见的，比如电灯和火焰；后者多应用于激 光。
激光 器
激光 器
射频输出
射频输入
射频输入
监控 部分
FSK输出
监控 部分
FSK输出
FSK输入 CPU
LNA
FSK输入 CPU
射频信号
LNA
射频信号
LNA
接口控制
数字信号
ALC
射频信号 SMAFEMALE SMAFEMALE
接口控制
数字信号
ALC
射频信号 SMAFEMALE
SMAFEMALE
485接口 九芯座
2 光纤连接器（Fiber Connector）
SC、
ST、
FC光纤连接器
LC型光纤连接器
2 光纤连接器（Fiber Connector）
3 光纤适配器（耦合器）
各种接口类型ห้องสมุดไป่ตู้光纤适配器板
6 光纤适配器模块和光纤面板
1光纤
（2）光纤的分类 • 从材料成分分类
– 玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输 距离长，成本高； – 胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同 玻璃光纤差不多，成本较低； – 塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，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。
1光纤
公安业务常用光通信拓扑
室内配线
室外终端
传输光路由及汇接
室内光终端
（四）光纤连接器件
1 室外终端
配线盒
壁挂式 室内箱
机架式 室内箱
（四）光纤连接器件
1 光纤接继
光纤接续盒
1 光纤接继
分光器(PON)
（四）光纤连接器件
1 光纤接继
光纤跳接箱
（四）光纤连接器件
1 室内光纤配线设备
光铜合一配线 架
通信波段划分及相应传输媒介
101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015
频段 划分
电力、电话
无线电、电视
AM无线电 同轴电缆 双铰线
FM无线电
微波
卫星/微波
红外
可见光
光纤/ 无线激 光
传 输 介 质
107
106
– 光纤传输的是光波。光的波长范围为：可见光部 分波长为390--760nm(毫微米),大于760nm部分是 红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤通信中 应用的红外光。 – 按光纤的工作波长分类，有短波长光纤、长波长 光纤和超长波长光纤。多模光纤的工作波长为短 波长850nm和长波长1300nm，单模光纤的工作波 长为长波长1310nm和超长波长1550 nm。
（2）光纤的分类 ② 按传输模式分类
– 按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤 – 所谓“模”是指以一定角速度进入光纤的一束光。单模光 纤采用固体激光器作为光源，多模光纤则采用发光二极管 作为光源。 – 多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散， 模分散技术限制了多模光纤的带宽和距离，因此，多模光 纤的芯线粗、传输速度低、距离短、整体的传输性能差， 但其成本比较低，一般用于建筑物内或地理位置相邻的环 境。 – 单模光纤只能允许一束光传播，所以单模光纤没有模分散 特性，因而，单模光纤的纤芯相应较细、传输频带宽、容 量大、传输距离长，但因其需要激光源，故成本较高，通 常在建筑物之间或地域分散时使用。
1光纤
（2）光纤的分类 ② 按传输模式分类
– 单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）的纤芯直径很小， 在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽 且传输容量大。光信号可以沿着光纤的轴向传播，因此 光信号的损耗很小，离散也很小，传播的距离较远。单 模光纤PMD规范建议芯径为8～10 µm，包层直径为125 µm 。在导入波长上分单模1 310 nm和1 550 nm（常 用）。 – 多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）是在给定的工作波 长上，能以多个模式同时传输的光纤。多模光纤的纤芯 直径一般为50～200 µm，而包层直径的变化范围为125～ 230 µm。国内计算机网络一般采用的纤芯直径为62.5 µm， 包层为125 µm ，也就是通常所说的62.5 µm。与单模光纤 相比，多模光纤的传输性能较差。在导入波长上多模 850 nm和1 300 nm（常用）。
1光纤
（2）光纤的分类 ② 按传输模式分类
单模光纤和多模光纤的特性比较 比 较 项 目 速度 距离 单 模 光 纤 高速度 长距离 多 模 光 纤 低速度 短距离
成本
其他性能
成本高
窄芯线，需要激光源，聚 光好，耗散极小，高效
成本低
宽芯线，耗散大，低 效
1光纤
（3）光纤通信系统组成
1光纤
（2）光纤的分类 ③ 按工作波长分
大型光纤配线箱
1 室内光纤配线设备
机架式ODF
2 光纤连接器（Fiber Connector）
• 光纤连接器按连接头结构可分为：SC、ST、FC、LC、D4、DIN、MU、 MT等等各种型式； • 按光纤端面形状分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC型； • 按光纤芯数分还有单芯、多芯（如MT-RJ）型光纤连接器之分 • 传统主流的光纤连接器品种是SC型（直插式）和ST型（卡扣式）、FC 型（螺纹连接式）3种 • 小型化（SFF）光纤连接器是满足用户对连接器小型化、高密度连接 的使用要求而开发出来的。它占有的空间只相当传统ST和SC连接器的 一半 • SFF光纤连接器有四种类型：美国朗讯公司开发的LC型连接器、日本 NTT公司开发的MU型连接器、美国Tyco Electronics和Siecor公司联合开 发的MT-RJ型连接器、3M公司开发的Volition VF－45型连接器等。
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自由空间波长（m）
光的物理特性
• 直线传输：光是直线运行的，也不需要任何介质 （在引力场的影响下，光的传播路径会发生偏折， 最显著的就是黑洞的影响） • 反射：光线遇另一介质时入射光反回原介质的情形 • 折射：光从不同密度的介质穿过时发生的偏折现象 为折射 • 全内反射：全内反射是光折射的一个特殊情况，当 光线由密度较高的介质（光密）到密度较低的介质 （光疏）且入射角大于临界时，即 ，则只有反射光 线，没有折射光线，这现象是为全内反射，光纤就 是应用这现象来运作
2 光缆
• 光纤传输系统中直接使用的是光缆而不是光纤。 • 光纤最外面常有100μm厚的缓冲层或套塑层，套塑层的 材料大都采用尼龙、聚乙烯或聚丙烯等塑料。套塑后的 光纤（称为芯线）还不能在工程中使用，必须把若干根 光纤疏松地置于特制的塑料绑带或铝皮内，再被涂覆塑 料或用钢带铠装，加上外护套后才成光缆。 • 光缆中有1根光纤（单芯）、2根光纤（双芯）、4根光 纤、6根光纤、甚至更多光纤的（48根光纤、1000根光 纤等），一般单芯光缆和双芯光缆用于光纤跳线，多芯 光缆用于室内室外的综合布线。 • 缓冲层有松缓冲层（loose tube）和紧缓冲层两种