光纤配线架的基本原理

•光纤剖面折射率示意图
芯层
芯层 包层
包层 G.652 G.655 多模
•光纤通信原理
光纤通信采用数字通信原理。
编 码 解 码
010011010
模拟信号
数字信号
模拟信号
•光纤通信网络
光--电--光中继的数字通信
单信道全光中继数字通信
•光纤通信特点 优点： 信号损耗小，中继距离长； 光纤为绝缘体不受电磁干扰； 玻璃光纤不产生电磁场，保密性高； 重量轻，易于施工和运输； 缺点： 光纤制造工艺复杂，生产成本较高； 光纤连接复杂； 配套光器件价格较高
(3) 基质材料是石英，来源丰富，可以节约大量金属；
(4) 不受电磁干扰，同时也不产生电磁干扰。
光纤通信
• 光纤是以光脉冲的形式来传输信号
光纤 电信 号 光 发 送 机 光 接 受 机 电信 号
光纤的制作—预制棒拉丝
• 预制棒制作完成，第二阶段是 将预制棒拉丝成为光纤。石英
光纤拉丝机的结构示意图
特种光纤
光纤信号处理 光纤测量 其它光学系统
•模式（mode）概念
模式是指光的在光纤中的传输方式（电磁场分 布形式）。 模式是光波动方程的解。它对应于波动方程某 一本征值并满足全部边界条件。每一个模式对应于 沿光纤轴向传播的一种电磁波。 光纤中能够传导的模式是有光纤结构参数所决 定的。外界激励只能激励起光纤中允许存在的模式 而不会改变模式的固有性质。
操作要点1
SC/PC光连接器的插拔只需要轴向操作，不需要旋转。 插拔SC/PC光连接器的操作过程如下： 插入光纤时，应小心地将光纤头部对准光接口板上的 光接口，适度用力推入。 拔出光纤时，先按下卡接件，向里微推光纤插头，然后 向外拔出插头即可。
操作要点2
• 插拔FC/PC光连接器的操作过程如下： 插入光纤时，应小心地将FC/PC接头对准光接口板上的光 接口，避免损伤光接口的陶瓷内管。把光纤插到底后，再 顺时针旋转外环螺丝套，将光接头拧紧。 拔出光纤时，首先逆时针旋转光纤接口的外环螺丝套，当 螺丝已松动时，稍微用力向外拔出光纤。
光纤配线架的基本原理
光纤
• 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或 塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导 工具。
光纤通信
• 光纤通信系统是指利用激光作为信息的载波，并通过光纤来传递 信息的通信系统。
• 从20世纪70年代开始，光纤通信快速发展，目前在世界范围内成
为最重要的通信手段。 • 利用光纤作为传输介质的光纤通信，有如下优点： (1) 载波频率高有极大的通信容量； (2) 直径细，质量轻；
光纤的结构
• 光能够被束缚在光纤心中传输的必要条件是纤心的折射率 （至少在截面的某些区域）大于包层的折射率。护套在光 学上几乎与纤心隔绝，可以忽略其影响。纤心内，折射率
分布可以是均匀的或是渐变的，也可能是更复杂的分布。
•光纤分类
单模光纤（SM）
通 信用 光纤
多模光纤（MM）
光纤传感
光纤
非 通信 用光纤
光纤连接器类型
在网络上或前端机房都会用到光纤连接器
FC和SC接头是最为常见的接头类型
光纤连接器类型
平型（PC）接头
非接触、常用于多模 特征黑色、蓝色、白色 连接损耗〈0.3dB 反射损耗〉-14dB 接触、常用于单模 特征黑色、蓝色 连接损耗〈0.3dB 反射损耗〉-30dB 接触、用于单模 特征绿色 连接损耗〈0.3dB 反射损耗〉-65dB
如图所示。在拉丝过程中， 可以基本保持原预制棒的 折射率分布不变。
石英光纤拉丝机的结构示意图
光纤的结构与模式
光纤的全称是光导纤维(Optical Fiber)，是一种传输光 能量的介质结构，所传光的波长在可见光和红外光区域。 其基本结构如图所示。 光纤由三部分组成： ◆芯层（core） ◆包层（cladding） ◆涂覆层（coating） －内层（buffer layer） －外层（top layer）
二极管激光器
光纤接头简介
光纤连接器，也就是接入光模块 的光纤接头，也有好多种，且相 互之间不可以互用。
一、定义 光纤接头：也叫光纤连接器。也就是接入光模块的光纤接头。光纤接 头是光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件，它是把光纤的两个端 面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤 中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小，这是光纤连接 器的基本要求。在一定程度上，光纤连接器也影响了光传输系统的可靠性和 各项性能。
， (n n ) / n 1 ，是弱导光波导。 1 2 1 制作光纤的材料通常有高纯石英( SiO2 )、多组分玻璃 和有机聚合物等材料，详细情况参见2.2节。
n2
光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜， 用来检查人体内脏的内部
内窥镜的结构
光导纤维在 医学上的应用
什么是全反射
三、标识含义
在表示尾纤接头的标注中，我们常能见到“FC/PC”，“SC/PC”等，其含义如下 ： “/”前面部分表示尾纤的连接器型号 如FC、SC、LC /”后面表明光纤接头截面工艺，即研磨方式。 如： “PC” （Physical Connection）微球面研磨抛光 ，其接头截面是平的。 在电信运营商的设备中应用得最为广泛。 “APC”型号，呈8度角并做微球面研磨抛光，其接头是带倾角的端面。在 广电和早期的CATV中应用较多。
结论
应选择结构精密、插入损耗小、反射损耗大的光连接器，如FC/APC或 SC/APC 施工时应十分注意工作环境的清洁和操作者手的清洁 连接前，光纤接头、光法兰盘的软塑料帽不可打开
• (1)FC型光纤连接器 这种连接器最早是由日本NTT研制。FC是Ferrule Connector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套， 紧固方式为螺丝扣。最早，FC类型的连接器，采用的陶 瓷插针的对接端。此类连接器结构简单，操作方便，制作 容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反 射，提高回波损耗性能较为困难。后来，对该类型连接器 做了改进，采用对接端面呈球面的插针（PC），而外部 结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅 度的提高。 (2)SC型光纤连接器 这是一种由日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩 形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相 同，。其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧 固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。此类连接器价格低 廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较高，安 装密度高。 ST和SC接口是光纤连接器的两种类型，对于10Base-F连 接来说，连接器通常是ST类型的，对于100Base-FX来说， 连接器大部分情况下为SC类型的。ST连接器的芯外露， SC连接器的芯在接头里面。
•单模与多模光纤
单模光纤
阶跃型多模
•光纤几何尺寸
★ 芯径
单模光纤： <10um; 多模光纤： 50um/62.5um
★包层直径
普通光纤： 125um
★涂覆层直径
普通光纤 内层 － 170～200um 外层 － 245um
125um 245um
•光纤工作原理
光纤利用光在 界面上的全反射原 理进行工作。
操作要点3
• LC/PC光连接器的插拔只需要轴向操作，不需要旋转。 • 插拔光连接器的操作过程如下： 插入光纤时，应小心地将光纤头部对准光接口板上的光接 口，适度用力推入。如果是弯头光纤，插入光接口后，可 以将光纤头部向机箱面板侧转弯一个角度以减少走线空间。 拔出光纤时，先按下卡接件，向里微推光纤插头，然后向 外拔出插头即可。
• (5) MT-RJ型连接器 MT-RJ起步于NTT开发的MT连接器，带有与RJ-45 型LAN电连接器相同的闩锁机构，通过安装于小型 套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光收发信机 相连，连接器端面光纤为双芯（间隔0.75mm）排列 设计，是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连 接器。 (6) LC型连接器 LC型连接器是著名Bell（贝尔）研究所研究开发出 来的，采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理 制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC 等所用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光纤 配线架中光纤连接器的密度。目前，在单模SFF方面， LC类型的连接器实际已经占据了主导地位，在多模 方面的应用也增长迅速。 (7) MU型连接器 MU（Miniature unit Coupling）连接器是以目前使用 最多的SC型连接器为基础，由NTT研制开发出来的 世界上最小的单芯光纤连接器，。该连接器采用 1.25mm直径的套管和自保持机构，其优势在于能实 现高密度安装。利用MU的l.25mm直径的套管，NTT 已经开发了MU连接器系列。它们有用于光缆连接的 插座型连接器（MU-A系列）；具有自保持机构的底 板连接器（MU-B系列）以及用于连接LD／PD模块 与插头的简化插座（MU-SR系列）等。随着光纤网 络向更大带宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技 术的广泛应用，对MU型连接器的需求也将迅速增长。
圆型带螺纹
ST型光纤连接器（接头）
•
ST（straight Trip）型光纤连接器：常用于光纤配线架， 外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣。（对于10Base-F连接
来说，连接器通常是ST类型。常用于光纤配线架）
ST 卡接式圆型
SC接头
SC接头：其外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同。 其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不 需旋转。 SC接头是标准方型接头，直接插拔，使用很方便。采用工程塑料，具有耐高温， 不容易氧化优点，缺点是容易掉出来。
二、种类 按连接头结构形式可分为：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等 等各种形式。 公司常见的光纤接头有：FC、SC、LC、 ST ，接下来详细介绍这几种接头。
FC接头
FC接头：Ferrule Connector（金属连接件），又叫圆型带螺纹接头(配线架上用 的最多)，是金属接头，金属接头的可插拔次数比塑料要多。 FC接头一般电信网络采用，有一螺帽拧到适配器上，优点是牢靠、防灰尘，缺 点是安装时间稍长。
SC 卡接式方型
LC接头
LC接头： LC接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些。采用操作方便的模块 化插孔（RJ）闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所 用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。
“LC”接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些
• (3) 双锥型连接器（Biconic Connector） 这类光纤连接器中最有代表性的产品由美国贝尔 实验室开发研制，它由两个经精密模压成形的端 头呈截头圆锥形的圆筒插头和一个内部装有双锥 形塑料套筒的耦合组件组成。 (4) DIN47256型光纤连接器 这是一种由德国开发的连接器。这种连接器采用 的插针和耦合套筒的结构尺寸与FC型相同，端面 处理采用PC研磨方式。与FC型连接器相比，其 结构要复杂一些，内部金属结构中有控制压力的 弹簧，可以避免因插接压力过大而损伤端面。另 外，这种连接器的机械精度较高，因而介入损耗 值较小。
光纤的结构与模式
• 根据光纤中光场的传输模式，光纤可分为单模光纤和多模
光纤。 • 折射率n1 , n2 由制作光纤的材料决定，在光纤分析中通常 2 2 2 定义相对折射率差 (n1 n2 ) / 2n1 ，通常单模光纤 的相对折射率差
百度文库相对折射率差
• 可见， n
1
满足 0.003＜ ＜ 0.01 ，多模光纤的 满足 ＜ 0.03 。 0.01＜
球型（UPC）接 头
斜型（APC）接 头
反射损耗
不同类型连接时产生的反射光


尽量要将光反射降到最低程度 有线电视网络采用单模的APC型接头最好
连接损耗
光纤轴未对准
光纤角度偏离
光纤内核变形
连接损耗
杂质/端面分开
纤芯尺寸/形状不同
常因结构不精密、环境不清洁、接插不彻底，造成接 触不良，导致插入损耗增大 讨论:光纤传输损耗 1310： 0.35dB/km 1550： 0.23dB/km