光器件基础知识

光器件基础知识

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光器件基础知识

目录

一、光纤通信基础

1、光纤通信的概念

所谓光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。一般由数据源、光发射端、光纤、光接收端组成。

2、光纤通信的优点

1）通信容量大，比传统的电缆、微波等高出几千乃至几十万倍的通信容量。

2）传输距离远，光纤具有极低的衰耗系数，传输距离可达一千公里以上。

3）保密性能好，光信号不具备向外辐射的特点，不易被侦听。

4）适应能力强，具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。

5）体积小、重量轻。原材料丰富、价格低廉。

二、光纤基础知识

1、光纤的结构

如上图所示，光纤呈圆柱形，主要由纤芯和包层和保护套三部分组成。

1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量杂质，

折射率较高，用来传送光。

2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂质的高纯度二氧化硅，

折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。

3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成，强度大，能承受

较大冲击，起到保护光纤的作用。

2、光纤的工作波长

光纤的工作波长主要分为短波长光纤和长波长光纤。

1、短波长光纤

短波长光纤的工作波长在800nm-900nm范围内，具体工作在850nm波长，主要用于短距离、小容量的光纤通信系统中。

2、长波长光纤

长波长光纤的工作波长在1100nm -1800nm范围内，具体工作在1310nm

和1550nm两个波长，主要用于长距离、大容量的光通信系统中。

3、光纤的分类

按照光纤的模式分类

1、单模光纤

单模光纤的纤芯很细（10um左右），只能传一种模式的光，其模间色散很小，工作在1310nm和1550nm波长，适用于远程通讯。

2、多模光纤

多模光纤的芯较粗（50um或），工作在850nm或1310nm波长，可传多种模式的光，其模间色散较大，适用于短距离通讯。

1、玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；

2、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；

3、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、音响以及短距离的图像传输。

按照光纤的折射率分类

1、阶跃型光纤

如果纤芯的折射率是均匀不变的常数n1，包层折射率也是均匀不变的常数n2，且在纤芯和包层的界面折射率发生突变，即使由n1突变为n2，则这种光纤称为阶跃型光纤。

2、渐变型光纤

如果纤芯折射率不是常数，而是随着半径的加大而逐渐减小，到了纤芯

和包层界面降至包层的折射率n2，则这种光纤称为渐变型光纤。

4、光纤的尺寸

光纤的外径一般为125um，光纤内径尺寸则根据不同光纤类型而不一样：单模光纤为8-10um，多模光纤为50/。此外，多模光纤又分为OM1、OM2和OM3三种，其中OM1指的多模光纤，OM2指50um的多模光纤，OM3是目前新增的万兆光纤。

光纤接头熔接在光纤线缆两端，用于将光纤与光模块、ODF架等光器件相连。常见的光纤接头有LC、ST、SC和FC。

LC型连接器：连接SFP模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制成。

ST型连接器：外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣，常用于光纤配线架。

SC型连接器：连接GBIC光模块的连接器，它的外壳呈矩形，紧固方式是采用插拔销闩式，不须旋转。

FC型连接器：外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣，一般在ODF上采用较多。

2、常见的光纤接头图示

3、

在表示光纤接头的标注中，我们常见到“FC/PC”、“SC/PC”等，其具体的含义如下：

斜杠的前面部分的LC/SC/FC/ST表示光纤的连接器型号。

斜杠的后面部分的PC/UPC/APC表示光纤接头截面的工艺，即研磨方式。

6、光功率的换算

光功率常用毫瓦（mw）和分贝毫瓦（dBm）表示，其中毫瓦和分贝毫瓦两者的关系为：1mw=0dBm。

以1mw为基准的dBm的算法是：dBm=10*lg(mw)

例如：功率为1W，1W=1000mw，换算成dBm为：10×lg1000＝30dBm

7、光纤损耗

光纤损耗是指光波在光纤中传输时随着传输距离的增长光功率逐渐减小的现象。产生光纤损耗的原因包括吸收损耗、散射损耗、弯曲和微弯曲损耗。

光纤损耗还与工作波长密切相关，下表是列出常见工作波长与光纤损耗之间接的关系：

此外，光纤熔接点也会对光信号造成损耗，通常每个熔接点的损耗为。

三、常用光器件介绍

法兰盘

法兰盘俗称活接头，用于连接两根跳纤或光缆形成连续光通路的无源器件。在工程中如果我们需要将两条跳纤连接起来时即可以使用法兰盘，相连两根跳纤的光纤接头可以是同类型的（如两端都是LC接头），也可以是不同类型的（如一是LC，另一端是SC）。常见的法兰盘如下图所示：

光衰减器

光衰减器一种可增加光纤链路上光功率衰减量的无源器件，主要作用避免光接收器件因接收超强光功率而导致光接收机产生失真和损坏。

光衰减器的型号分为阴阳式和法兰盘式，阴阳式衰减器通常串接在光模块和跳纤接头间，法兰盘式衰减器通常串接在两根跳纤的接头间。日常工作中常用到的是LC/PC阴阳式衰减器。光衰减器的衰减值可根据实际需要灵活定制（如3dB、5dB、10dB等）。

常见的阴阳式衰减器：

常见的法兰盘式衰减器：

光模块

光模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，主要是实现电信号转换成光信号和光信号转换成电信号的产品。

2、光模块的主要参数

输出光功率