(整理)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。
光通信知识
光通信知识光通信就是以光波为载波的通信。
那你还知道哪些关于光通信知识呢?以下是由店铺整理关于光通信知识的内容，希望大家喜欢!光通信的介绍目前宽带城域网(BMAN)正成为信息化建设的热点，DWDM(密集波分复用)的巨大带宽和传输数据的透明性，无疑是当今光纤应用领域的首选技术。
然而，MAN等具有传输距离短、拓扑灵活和接入类型多等特点，如照搬主要用于长途传输的DWDM，必然成本过高;同时早期DWDM对MAN等灵活多样性也难以适应。
面对这种低成本城域范围的宽带需求，CWDM(粗波分复用)技术应运而生，并很快成为一种实用性的设备。
[1]对光通信来说，其技术基本成熟，而业务需求相对不足。
以被誉为“宽带接入最终目标”的FTTH为例，其实现技术EPON已经完全成熟，但由于普通用户上网需要的带宽不高，使FTTH 的商用只限于一些试点地区。
但是，在2006年，随着IPTV等三重播放业务开展，运营商提供的带宽已经不能满足用户对高清晰电视的要求，随之FTTH的部署也提上了日程。
无独有偶，ASON对传输网络控制灵活，可为企业客户提供个性化服务，不少运营商为发展和维系企业客户，不惜重金投资建设ASON。
全光网络未来传输网络的最终目标，是构建全光网络，即在接入网、城域网、骨干网完全实现“光纤传输代替铜线传输”。
而目前的一切研发进展，都是“逼近”这个目标的过程。
光电话是光通信的一种应用光通信的出现比无线电通信还早。
波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年，以发明电话而著名的贝尔，在1876年发明了电话之后，就想到利用光来通电话的问题。
1880年，他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。
1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光电话装置。
在贝尔本人看来：在他的所有发明中，光电话是最伟大的发明。
贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。
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
光通信基础知识-v1.0
1 0 1
光纤包层
? ? ? ?
/ 5
波分原理
波分原理
CWDM共18个波长，常用的为8个波长。 18个波长占用了整个无水峰光纤的低插损窗口；有水峰的光纤只能传输8波＋ 1310nm窗口的波长。 EDFA无法覆盖CWDM所有波长，因此CWDM系统不采用EDFA。 DWDM波长范围1530~1560nm，可以使用EDFA。
1×9
SFP
SFF
XFP
GBIC
X / 18
有源光器件-1*9光模块
1*9光模块
我公司 1*9 光模块采购数量大 ，最为常用，主要使用在光纤 收发器，光端机等早期产品上 。该光模块需焊接在电路板上 ，不支持热插拔。 需使用SC光纤。
n2 n1
内芯
包层
n1
/ 9
无源光器件-光纤
光纤的分类：
根据光纤模式不同，可分为单模光纤和多模光纤两种。 单模光纤(Single-mode Fiber，SM)：一般光纤跳线用黄色表示；传输距离较 长。内部光纤芯径较细，通常为9um。 多模光纤(Multi-mode Fiber，MM)：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色 表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。内部光纤芯径较粗，常用 的为50um或62.5um两种。 多模光纤还可细分为OM1(百兆),OM2(千兆),OM3 (万 兆) 。注意：多模光纤计算传输距离时，不但要计算功率受限距离，还要计算模 式带宽受限距离。
点到点光纤通讯系统
BA (Booster Amp) LA (Line Amp) 光线路放大器 线路中 周期性补偿线路中损耗 中 高 中
Receiver ITU Ch .3
PA (Pre Amp) 光前置放大器 接收端 提高接收端灵敏度 低 低 低
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。
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光通信基础知识网络光纤光缆 GSM网络基础光通信系统概述光通信系统光纤知识光通信系统光缆知识一GSM网络结构 GSM系统的组成GSM的网络结构一GSM网络结构 GSM系统的组成网络子系统NSS 组成基站子系统BSS 操作维护子系统OSS 移动台MS 1 GSM系统的组成网络子系统NSS 移动业务交换中心MSC 归属位置寄存器HLR 组成访问位置寄存器VLR 鉴权中心AUC 设备识别寄存器EIR 注大容量网络中一个NSS可包含若干个MSCVLR和HLR 1GSM系统的组成网络子系统NSS MSC 网络的核心功能系统的电话交换功能接口功能为移动用户提供一系列业务支持移动性能和其他网络功能类型MSC GMSC网关MSC与其他网络互连TMSC汇接MSC长途转接注GMSC和TMSC可完成MSC的基本功能 1 GSM系统的组成网络子系统NSS HLR静态数据库中央数据库功能存储该HLR管理的所有移动用户的相关数据存储用户信息入网信息业务信息等用户的位置信息两个号码MSISDNIMSI 注管理移动用户的重要数据库 VLR动态数据库功能进入其控制区域内已登记移动用户的相关信息提供建立呼叫接续的必要条件 1 GSM系统的组成网络子系统NSS AUC安全性管理功能存储鉴权信息加密密钥防止无权用户接入系统并保证无线接口的移动用户的信息安全注AUC属于HLR的一个功能单元 EIR移动设备安全功能存储国际移动设备识别码IMEI防止非法设备入网使用注目前我国的GSM系统均未安装EIR 1 GSM系统的组成基站子系统BSS BSS负责无线收发和无线资源管理组成基站控制器BSC基站收发信机BTS BSC功能各种接口管理无线资源和无线参数管理包括BSC区内切换移动台功率控制等BTS功能由BSC控制并服务于某小区的无线收发信设备实现BSC与无线信道间的转接BTS与MS间的无线传输及相关的控制注一个MSC监控一个或多个BSC每个BSC控制多个BTS 1 GSM系统的组成操作维护子系统OSS OSS功能包括移动用户管理由HLR完成移动设备管理由EIR完成网络操作和维护由OMC完成包括对BSSNSS进行操作维护管理移动台MS 用户使用的设备提供与用户间的接口注MS需插入SIM卡用户识别模块才能正常使用紧急呼叫除外 2GSM的网络结构无线覆盖区域结构光通信系统通信传输网常用的物理媒体光纤微波电缆以光纤为通信载体可提供高速往外通道的光纤传输网已成为目前通信传输网的主要部分一个基本的光纤通信系统由三大部分构成光发射设备光纤光缆光接收设备光通信系统概述 1光纤通信光波为载波光导纤维为传输介质的通信方式 2光纤通信的特点 1 优点传输频带极宽通信容量很大传输衰减小距离远信号串扰小传输质量高抗电磁干扰保密性好光纤尺寸小重量轻便于运输和敷设耐化学腐蚀适用于特殊环境原材料资源丰富节约有色金属 2 缺点光纤弯曲半径不宜过小光纤的切断和连接操作技术要求较高分路耦合操作繁琐光通信系统概述 3光缆线路特点 1 光缆线路的中继距离长 2 光缆线路一般无需进行充气维护因为绝大部分光缆均为充油光缆即缆芯中均充满了石油膏 3 光缆接头装置及剩余光缆的放置必须按规定方法进行以保证光纤应有的曲率半径尽可能地减少光信号衰减 4 在水泥管孔中布放多条光缆时均需加塑料子管保护 5 光纤的接续方法与接续设备均比电缆线路复杂技术含量更高光通信系统通信光纤 1光纤 1 光纤的结构光纤由两种不同折射率的玻璃材料拉制而成多模纤芯的标称直径为50μm或625μm单模光纤纤芯的标称模称直径为9～10μm 光通信系统通信光纤光通信系统通信光纤 2 光纤的分类按光纤的材料分石英光纤塑料光纤正在研究试用阶段按光纤剖面折射率分布分阶跃型光纤渐变型光纤见下图按传输的模式分多模光纤单模光纤按ITU-T建议分G651 渐变型多模光纤 G652 普通单模光纤 G653 色散位移光纤G654 1550nm性能最佳光纤 G655 光纤非零色散位移光纤光通信系统通信光纤光通信系统通信光纤 3G652D光纤的发展与应用G652光纤可细分为ABCD四个子类maxbook118com为常规单模光纤其水峰处衰减未作优化maxbook118com为低水峰单模光纤永久地降低水峰的衰减几种G652光纤的主要性能区别 1G652CD规定了1383NM衰减特性并经氢老化试验使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 2maxbook118comPMDQ链maxbook118com 3maxbook118com降低了水峰衰减相对于 G652C 降低了偏振模色散光通信系统通信光纤 4单模光纤的光波段划分光通信系统通信光纤 5G652D光纤的应用G652D光纤在CWDW系统中的应用1城域网中G652D光纤CWDM非常具有吸引力由于G652D 光纤开通了全波段使用因此适合于信道间隔大的CWDM能显著降低系统成本目前一些主流光传输设备供应商纷纷推出了商用的CWDM 系统支持8波并可升级到18波系统只有低水峰光纤G652D才能支持18波CWDM系统2G652D光纤在DWDM系统中的应用低水峰光纤为城域DWDM系统提供了更高的灵活性优化波段分配比如将25Gbs光通道安排在SC及L波段而将10Gbs光通道安排在E波段由于E波段的色度色散较小相当于C波段色散的一半左右10Gbs光通道的色散受限距离将延长一倍即160公里以上这样系统不需要色散补偿保证系统的透明性 3G652D光纤在用户接入网中的应用G652D光纤在最后一公里的用户接入网中同样大有可为如基于PON技术系统目前国外运营商已经普遍采用G652D光纤并逐步淘汰G652ABC光纤而国内市场目前已经有部分运营商开始指定使用G652D光纤但用量还不是很大光通信系统通信光纤 6关于在传输网络建设中的光纤选择等方面的相关建议一maxbook118com纤的传输应用选择目前应用于长途骨干和城域网的光纤maxbook118com种光纤对于基于25Gbs及其以下速率的WDM系统G652光纤是最佳选择G652BCD和G655光纤均能支持基于10Gbs及更高速率的WDM系统G652CD光纤在城域网中的优势明显通常G652单模光纤在C波段15301565nm和L波段15651625nm的色散较大一般为1722psnm·km在开通高速率系统及基于单通路高速率的WDM系统时可采用色散补偿光纤DCF来进行色散补偿但DCF同时引入较大的衰减因此它常与光放大器一起工作DWDM波长范围越宽补偿困难越大G655光纤的基本设计思想是在1550nm窗口工作波长区具有合理的较低的色散足以支持10Gbs的长距离传输而无需色散补偿同时其色散值又保持非零特性具有一个起码的最小数值足以抑制非线性影响适宜开通具有足够多波长的WDM系统光通信系统通信光纤二后续传输网络建设中的光纤选择建议1中国移动传输网络光纤应用现状经过多年不懈努力目前中国移动的省际传输网络及绝大多数省市内的传输网络均已具备相当的规模现有的省际传输网络按城域可分为东部环及西部环其中东部环传输网络的光纤以G655光纤为主西部环传输网络的光纤以G652B光纤为主省市内的传输网络则大多以G652B光纤为主只有部分省市采用G655光纤2后续传输网络建设中的光纤选择建议根据现有传输网络中的光纤使用情况以及目前的光纤技术发展水平和其所使用的范围等方面因素提出以下光纤选择建议干线传输网省际传输网络东部环传输网络的后续建设建议仍以G655光纤为主西部环传输网络的后续建设maxbook118com光纤为主在主干层面上可适当考虑采用G655光纤各省市内的传输网络可根据现有的网络所使用的光纤种类优maxbook118com光纤及G655光纤光通信系统通信光纤城域网目前城域网的主流光纤是常规单模G652AB光钎1383nm区的衰减峰即水峰使其在E波段运用不理想为了打开光传输的E波段可采用低水峰G652CD光纤其在1260nm到1625nm区所有的波段都具有可用性由于G652光纤的色散系数较高10Gbs系数的色散距离限制在70Km左右较长的环网将需要色散补偿块DCM当这种模块用于超长距离时他们会导致系统价格的上升和具有较大的衰减色散的限制使G652光纤适用于70Km以下的传输距离G655光纤对于超过70Km的传输应用是一个较好的选择新一代的G655光纤将在城域网中具有理想的工作性能提供了从1440nm到1625nm包括CSL波段的DWDM可用性由于其色散系统数比G652光纤小于一半所以可能提供两倍于G652光纤的色散受限距离光通信系统通信光纤建议根据不同的传输距离选择不同的光纤170-200KM的城域骨干网如果不考虑10Gbs以上的应用maxbook118com光纤如果考虑40Gbs以上的应用和10Gbs以上的全光网应用建议采用符合G655规范的光纤PMDQ的链路值要求尽可能地低 220-70KM的城域接入网如果不考虑40Gbs以上的应用建maxbook118com光纤如果考虑40Gbs以上的应用和全光网应用建议采用符合G655规范的光纤PMDQ的链路值要求尽可能地低光通信系统通信光缆一常用光缆的分类 1按缆芯结构分按缆芯结构分类层绞式光缆中心管式光缆和骨架式光缆层绞式光缆将几根至十几根或更多根光纤或光纤带子单元围绕中心加强件螺旋绞合S绞或SZ绞成一层或几层的光缆中心管式光缆是将光纤或光纤带无绞合直接放到光缆中心位置而制成的光缆骨架式光缆是将光纤或光纤带经螺旋绞合置于塑料骨架槽中构成的光缆光通信系统通信光缆光通信系统通信光缆一常用光缆的分类 2按线路敷设方式分主要可分为架空光缆管道光缆直埋光缆水底光缆 1 架空光缆是指借助吊挂钢索或自身具有抗拉元件悬挂在己有的电线杆塔上的光缆2 管道光缆是指在城市地下穿入用于保护的子管等内的光缆 3 直埋光缆是指光缆线路经过市郊或农村时直接埋入规定深度和宽度的缆沟的光缆 4 水底光缆是穿越江河湖海水底的光缆光通信系统通信光缆一常用光缆的分类 3按缆中光纤状态分按光纤在光缆中是否可自由移动的状态光缆可分为松套光纤光缆和紧套光纤光缆松套光纤光缆的特点是光纤在光缆中有一定自由移动空间这样的结构有利于减少外界机械应力或应变对涂覆光纤的影响紧套光纤光缆的特点是光缆中光纤无自由移动空间紧套光纤是在光纤预涂覆层外直接紧贴一层合适的塑料紧套层紧套光纤光缆直径小重量轻易剥离敷设和连接但高的拉伸应力会直接影响光纤的衰减等性能光通信系统通信光缆一常用光缆的分类 4按使用环境与场合分根据使用环境与场合光缆主要分为室外光缆室内光缆及特种光缆三大类光通信系统通信光缆一常用光缆的分类 5按网络层次分长途光缆干线光缆市内光缆中继线路接入网光缆用户线路光通信系统通信光缆二光缆结构中所用材料及性能通常除了光纤外构成光缆的材料可分为三大类 l 高分子材料松套管材料聚乙烯护套料无卤阻燃护套料聚乙烯绝缘料阻水油膏阻水带聚酯带 2 金属-塑料复合带钢塑复合带铝塑复合带 3 中心加强件磷化钢丝不锈钢丝玻璃钢圆棒等光通信系统通信光缆三常用光缆的结构光缆的结构通常是根据其应用条件和环境确定的习惯上分为室外光缆室内光缆及特种光缆三大类 1室外光缆室外光缆常用的基本结构有层绞式中心管式和骨架式每种基本结构中既可放置分离光纤亦可放置带状光纤光通信系统通信光缆 1层绞式光缆的结构优点是光缆中容纳的光纤数量多光缆中光纤余长易控制光缆的机械环境性能好它适宜于直埋管道敷设也可用于架空敷设 2层绞式光缆结构的缺点是光缆结构工艺设备较复杂生产工艺环节较繁琐材料消耗多等光通信系统通信光缆 1中心管式光缆的优点是光缆结构简单制造工艺简捷光缆截面小重量轻很适宜架空敷设也可用于管道或直埋敷设2中心管式光缆的缺点是缆中光纤芯数不宜过多如分离光纤为12芯光纤束为36芯光纤带为216芯松套管挤塑工艺中松套管冷却不够成品光缆中松套管会出现后缩光缆中光纤余长不易控制等光通信系统通信光缆 1骨架式光纤带光缆的优点是结构紧凑缆径小光纤芯密度大上千芯至数千芯施工接续中无需清除阻水油膏接续效率高干式骨架光纤带光缆适用于在接入网局间中继有线电视网络中作为传输馈线 2骨架式光纤带光缆的缺点是制造设备复杂需要专用的骨架生产线工艺环节多生产技术难度大等光通信系统通信光缆三常用光缆的结构 2室内光缆室内光缆均为非金属结构故无须接地或防雷保护室内光缆采用全介质结构保证抗电磁干扰各种类型的室内光缆都容易开剥紧套缓冲层光纤构成的绞合方式取决于光缆的类型为便于识别室内光缆的外护层多为彩色且其上印有光纤类型长度标记和制造厂家名称等与室外光缆的结构特点所不同的是室内光缆尺寸小重量轻柔软耐弯便于布放易于分支及具有阻燃性等光通信系统通信光缆三常用光缆的结构 3特种光缆 1 电力光缆是指用于高压电力通信系统的光缆以及铁路通信网络的光电综合光缆光纤对电磁干扰不敏感将光缆直接悬挂在电杆或铁塔上或缠绕在高压电力的相线上安装的光缆抗拉强度能承受自重风力作用和冰凌的重量并有合适的结构措施来预防枪击或撞挂等破坏 2水底光缆水底光缆需要将光缆进行钢丝铠装以便提供足够的抗拉强度一般水底光缆要求是在缆芯中填充阻水油膏在缆芯外加金属护套密封 3 阻燃光缆在一些特殊场合如高层住宅地铁矿井船舶飞机中使用的光缆都应考虑阻燃化光通信系统通信光缆四光缆的型号根据原邮电部部颁标准YD／T908－2000光缆的型号由形式代号和规格代号两部分组成即光缆的型号＝形式代号十规格代号 l光缆的形式代号光通信系统通信光缆四光缆的型号①分类的代号 GY-通信用室野外光缆 GM-通信用移动式光缆 GJ-通信用室局内光缆 GS-通信用设备内光缆 GH-通信用海底光缆 GT-通信用特殊光缆②加强件的代号加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件金属加强构件无符号 F-非金属加强构件光通信系统通信光缆四光缆的型号③缆芯和光缆派生结构特征代号 D-光纤带结构 J-光纤紧套被覆结构 C-骨架槽结构X-缆中心管 T-油膏填充式结构 R-充气式结构 C-自承式结构B-扁平形状 E-椭圆形状 Z-阻燃光纤松套被覆结构无符号层绞结构无符号干式阻水结构无符号光通信系统通信光缆四光缆的型号④护套代号 Y-聚乙烯护套 V-聚氯乙烯护套 U-聚氨脂护套 A-铝-聚乙烯粘结护套简称A护套 S-钢-聚乙烯粘结护套简称S护套 W-夹带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护套简称W护套 L-铝护套 G-钢护套 Q-铅护套光通信系统通信光缆四光缆的型号⑤外护层代号及意义光通信系统通信光缆四光缆的型号 2 光纤规格代号光纤的规格由光纤数和光纤类别组成如果同一根光缆中含有两种或两种以上规格光纤数和类别的光纤时中间应用＋号联接光纤代号格式见上图①光纤数目代号用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示②光纤类别代号光纤类别应采用光纤产品的分类代号表示用大写A表示多模光纤大写B表示单模光纤再以数字和小写字母表示不同种类类型的光纤光通信系统通信光缆四光缆的型号光纤产品分类代号表光通信系统通信光缆四光缆的型号光纤产品分类代号表光通信系统通信光缆四光缆的型号 3 光缆型号示例例1 光缆型号为GYTA53－12A1 其表示意义为松套层绞结构金属加强件铝－塑粘接护层皱纹钢带铠装聚乙烯外护套室外用通信光缆内装12根渐变型多模光纤例 2 光缆型号为GYDXTW－144B1 其表示意义为中心管式结构带状光纤金属加强件全填充型夹带增强聚乙烯护套室外用通信光缆内装144根常规单模光纤G652 光通信系统通信光缆五光缆的端别及纤序光缆中光纤单元单元内光纤导线组对及组对〕内的纤芯采用全色谱或领示色谱来识别光缆的端别与光纤序号一般识别方法是面对光缆截面由领示光纤或导线或填充线以红－绿或蓝－黄等顺时针为A端逆时针为B端光通信系统通信光缆五光缆的端别及纤序光纤纤序排列主要有下列几种方式以下以A端截面为例 1 以红绿领示电导线或填充线中间的光纤为1纤顺时针数为23 2 以红绿领示色紧套松套单芯骨架单芯其红色为1纤绿色为2纤顺时针数为 34 3 以红绿或蓝黄领示色松套双芯红或蓝为1 管绿或黄为6管红或蓝一绿或黄顺时针计数纤序为光通信系统通信光缆五光缆的端别及纤序光纤纤序排列主要有下列几种方式以下以A端截面为例 4 以蓝黄领示单元松套6芯蓝色为一单元组黄色为二单元组单元管内6芯光纤全色谱纤序为①判断端别因领示色管由蓝－黄是顺时针故为光缆的A端②排定纤序蓝色套管中的蓝橙绿棕灰白6纤对应1～6号纤紧扣蓝松套管的白松套管中的蓝橙绿棕灰白对应7～12号纤依此类推直至黄松套管中的白色光纤为第30号光纤光通信系统通信光缆光通信系统通信光缆光通信系统通信光缆光通信系统通信光缆光通信系统通信光缆光通信系统通信光缆白红或黑白红或黑白红或黑白红或黑白红或黑白红或黑纤色 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 纤序绿或黄白白白白本色红或蓝管色 6 5 4 3 2 1 管序白灰棕绿橙蓝白灰棕绿橙蓝纤色 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 纤序二黄一蓝单元 GYTA光缆 GYTA光缆的结构是将单模或多模光纤套入由高模里的聚脂材料做成的松套管中套管内填充防水化合物缆芯的中心是一根金属加强芯对于某些芯数的光缆来说金属加强芯外还需挤上一层聚乙烯PE松套管和填充绳围绕中心加强芯绞合成紧凑的圆形缆芯缆芯内的缝隙充以阻水填充物涂塑铝带 APL 纵包后挤制聚乙稀护套成缆中心管式W护套光缆GYXTW GYXTW光缆的结构是将单模成多模光纤套入由高模量的聚酯材料做成的松套管中套管内填充防水化合物松套管外用一层双面镀铬涂塑钢带纵包钢带和松套管之间加阻水材料以保证光缆的紧凑和纵向阻水两侧放置两根平行钢丝后聚乙烯 PE 护套成缆层绞式A护套光纤带光缆 GYDTA GYDTA光缆的结构是将光纤带套入由高模量的聚脂材料做成的松套管中套管内填充防水化合物缆芯的中心是一根金属加强芯对于某些芯数的光缆来说金属加强芯外还需挤上一层聚乙烯 PE 松套管和填充绳围绕中户帅口强芯绞合成撬凑的圆形缆芯缆芯内的缝隙充以阴水填充物涂塑铝带 APL 纵包后挤制聚乙烯护套成缆非金属加强芯A护套纵包钢带铠装PE护套光缆 GYFTA53 GYFTA53光缆的结构是将单模或多模光纤套入由高模量的聚脂材料做成的松套管中套管内填充防水化合物缆芯的中心是一根非金属加强芯 FRP 对于某些芯数的光缆来说非金属加强芯外还需挤上一层聚乙烯 PE 松套管和填充绳围绕中心加强芯绞合成紧凑的圆形缆芯缆芯内的缝隙充以阻水填充物涂塑铝带 APL 纵包后挤上一层聚乙烯内护套双面镀铝涂塑钢带 PSP 纵包后挤制聚乙烯外套成缆 4单模光纤的选用选用原则 1工作波长因素 G652光纤在1550nm窗口衰减小但其在1550nm窗口色散大不利于高速系统的长距离传输 G653光纤在1550nm窗口色散为零但其在波分复用时会出现四波混频效应故被限用于单信道高速系统 G655光纤在1550nm窗口衰减小色散低大大减少四波混频效应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G655光纤扩容系统将原系统的G652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maxbook118com光纤光通信系统通信光纤光通信系统通信光纤G652D光纤的衰减光谱曲线1625-1675 U 1565-1625 L 1530-1565 C 1460-1530 S 1360-1460 E 1260-1360 O 波长范围nm 波段工作波段区别 1 G652AOC 2 G652BOCL 3 G652COESCL 4 G652DOESCL 光通信系统光缆知识阻水带肋标撕裂绳聚乙烯护套加强芯光纤带涂塑铝带骨架芯铜导线 - 单钢带皱纹纵包 5 - 粗圆钢丝 4 聚乙烯套 3 细圆钢丝 3 聚氯乙烯套 2 双钢带 2 纤维层 1 - 1 无 0 无 0 外被层材料代号铠装层方式代号外护层代号及意义二氧化硅 140 100 突变折射率 A2a 二氧化硅 140 100 渐变折射率 A1d 二氧化硅 125 85 渐变折射率 A1c 二氧化硅 125 625 渐变折射率 A1b 二氧化硅 125 50 渐变折射率 A1a 材料包层直径 mm 纤芯直径 mm 特性分类代码多模光纤二氧化硅非零色散位移型 B4 二氧化硅色散位移型 B2 二氧化硅截止波长位移型 B12 二氧化硅非色散位移型 B11 或B1材料名称分类代码单模光纤二○○七年九月主要内容 GSM网络基础省间中心北京省间中心广州省中心南宁县间中心桂林县中心阳朔省间中心省间中心上海省中心杭州县间中心宁波县中心余姚一级干线一级干线二级干线本地网线路C3 站站站站本地网线路C4 长途干线本地网线路 1我国线路网结构 2长途通信线路系统组成终端站南宁有人中继站王灵无人中继站无人中继站无人中继站有人中继站终端站桂林分路站柳州有人中继站中继段 3本地网通信线路系统组成地区中心县中心2 县中心3 县中心4 县中心5 县中心6 县中心1 站点5 站点4 站点2 站点1 站点3 站点7 站点8 站点6 站点9 站点10 省中心 C3层 C4层光通信系统概述调制光源光电检测放大恢复输入电信号输出电信号光发射机光纤光缆光接收机光纤通信系统的基本构成光通信系统光纤知识 D 纤芯n1 包层n2 D 为光纤纤芯直径或模场直径光纤的基本结构一次涂覆层油膏松套管 PBT 光纤松套光纤光纤一次涂覆层缓冲层二次涂覆层紧套光纤 1 光纤的结构 n1 n2 n1 n2 N r n2 a阶跃型单模光纤 b 阶跃型多模光纤 c渐变型多模光纤阶跃型光纤渐变型光纤 2光纤的导光原理 n1为纤芯折射率 n2为包层折射率 1 2 阶跃型光纤的导光原理 n2 n1 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05μm 2 弯曲损耗宏弯损耗G652。