光纤 GB-Link光纤通信基础知识
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少
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通信信息容量大
无线电波频率：300KHz 微波频率：100GHz 真空光速：c=3×108 M/S 光纤中所用波长为1310nm、1550nm。 光波频率：f=V/λ≈1014Hz 可通电话路数：N=f/ρf=2.5*1010路（250亿） 可通电视路数：N=f/ρf=1.4*107路（1600万）
光纤类型
G.652零色散点在1300nm左右 G.653零色散点在1550nm左右 G.654负色散光纤 G.655色散位移光纤 全波光纤
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200
10
1012 m) 1011 波长(µ 1010 109 (1 km) 108 107 106 (1 m) 105 104 103 (1 mm) 102 10 1 (1 m) 10-1 10-2 10-3 (1 nm) 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 sales@gb-link.com
包层
保护套 （涂覆 层）
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2.光纤的结构
纤芯 core：折射率较高，用来传送光； 包层 coating：折射率较低，与纤芯 一起形成全反射条件； 保护套 jacket：强度大，能承受较大 冲击，保护光纤。 3mm光缆 橘色 MM 黄色 SM
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光通讯网络
光纤通讯网络
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电磁波谱
1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm λ波長
10G 100G
1T 10T 100T 10^15 10^16 10^17
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光通讯网络
主要用途： 电话网络 数据通讯系统
有线电视的分类发送
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光通讯网络
电话网络 长距离的通信网络，大于600km 的转发间距。总的连接长度可以 达到9000km。造价昂贵。主要用 在submarine, longhaul 。 Access network (1 km - 20 km) local exchange, regional interexchange, FTTC, FTTH
输入
NA
输出
输入
NA
低数值孔径NA
输出
高数值孔径NA
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常用光纤名词
色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一 段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速 率的主要因素。
模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式 的光沿着不同的路径传输。 材料色散：不同波长的光行进速度不同。 波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中 传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光 纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色 散非常重要。
按材料分类：
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。
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光通信发展简史
2000多年前 烽火台——灯光、旗语 1880年 光电话——无线光通信 1970年 光纤通信
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光通信发展简史
1966年“光纤之父”高锟博士首次提出光 纤通信的想法。 1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续 工作的半导体激光器。 1970年康宁公司的卡普隆(Kapron) 之作 出损耗为20dB/km光纤。 1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。
Optical Network Products Innovator
光纤通信基础知识
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光辉通信技术有限公司
光纤通信基础知识
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光纤通信的优点
•传输容量大 •再生中继距离长 •不受电磁干扰，信息传输质量高 •抗腐蚀性强 •资源丰富 •重量轻 、体积小易于敷设
f (Hz)
红外线
1.6um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm
紫外线
光通信使用范围
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光的基本知识
光是一种电磁波 可见光350nm—750nm
光纤通信所用的波长 800——1600nm 光的反射、折射 全反射
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常见光纤名词
衰减：光在光纤中传输时的能量损耗 单模光纤 1310nm 0.4~0.6dB/km 1550nm 0.2~0.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km
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光纤的分类
按照光纤的模式分类
单模（Single-Mode） 多模（Multi-Mode）
按折射率分类
阶越光纤 渐变折射率光纤
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光纤的损耗
1310 nm : 0.35 ~ 0.5 dB/Km 1550 nm : 0.2 ~ 0.3dB/Km 850 nm : 2.3 ~ 3.4 dB/Km 光纤熔接点损耗：0.03dB/点 光纤熔接点 1点/2km
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光的基本知识
实验表明，同一 种介质对不同波 长的光折射率是 不同的，这种现 象称为色散。 如果是一束白光 ，我们能看到彩带 。即红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫。 棱镜对光的折射
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光的基本知识
sales@gb-ห้องสมุดไป่ตู้ink.com
光纤传输的基本原理
光的全反射
即当光以某一角度进入光纤芯层时，如果入射角大 于全反射临界角，则此时光参被封闭在芯层中传 输，而不会有能量的损失，这种现象叫全反射。
ncoresin(Øinc)=ncladdingsin(Øtrans)
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光的本质－－－电磁波
波长(nm) 106
4 104
3 SiO2 6 10 fiber 5 103
长电磁场 极远 远 中 近 红外线 微波 无线电波
1.7103 1.2103
760 622 597 577 492 455 390 300
红 橙 黄 绿 蓝 紫 近 远 极远
可见光 X 射线 紫外线 射线 宇宙射线
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光通讯网络
其他网络 数据通信 (1 m - 500 m) 主要用在LAN, FDDI, Gigabit-Ethernet, Fibre Channel
有线电视网(城市间的分类发送)
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2.光纤的结构
光纤简单的说就是一种高度透明的玻璃丝，他是由二氧 化硅玻璃经复杂的工艺拉制而成，其全称为光导纤维。
光纤结构图
单模光纤： 芯层：直径8~10μm, 包层：直径125μm，涂层：外径250μm。 多模光纤： 芯层：直径50μm 或62.5μｍ，包层：直径125μm，涂层：外径250μm。
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光通讯网络
光纤通讯系统
0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1
data1 data2 data3 data4
λ1 λ2
MUX
data1
EDFA
OADM
EDFA
DeMUX
data2
λ3 λ4 λ2 λ2
data3
data4 O/E Receiver
E/O Transmitter
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光的基本知识
光的全反射
当入射光的角度达到或超过某一角度时， 折射光会 消失， 入射光全部被反射回来，这就是光的全反射 。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
光导纤维
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2.光纤的结构
纤芯
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与其他传输方式比较
光纤 单波道微波系统 280Mbit/s 同轴电缆 560Mbit/s
速率
10Gbit/s
中继距离
抗腐蚀性 抗电磁干扰
100~200km
强 强
50km
、 弱
几公里
差 一般
传输容量 资源
大
丰富
一般
、
一般
入 射
θ1
θ3
反射
n1
n2
θ2
空气
水
视觉位置 实际位置
n1<n2
折 射
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光的基本知识
临界角
入射角=反射角
n1 n2 n1 > n2
θ1
900 n1 n2
n1 n2
θ2
临界角
全反射
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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
125
9
125 50
125 62.5
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光纤的分类
光的基本知识
光的折射
当光线由一种介质进 入另一种介质时，光线 在两个介质的分界面上 除了被反射外，还有折 射光线。如右图所示。
入射光线
α
法线 n1 n2 β 折射光线
折射定律：入射光线和折射光线分 居在法线的两侧，且有
n1 sin n2 sin
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数值孔径
数值孔径
Acceptance / Emission Cone
NA = n2cladding
sin
=
n2core -
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常用光纤名词
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光的基本知识
光的反射
反射定律：入射光线和反 射光线在同一平面内，分 居在法线的两侧，且有反 射角等于入射角。
入射光线 分界面
法线
反射光线
n1 θ n2
θ
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信息量及单位
二进制数字信号有0和1两个信号位，称为比特（bit）。这 就是数字信号常用的信息量单位b（或Kb、Mb、Gb等）。 信息量举例： 一位十进制数字 4b， 三分钟讲话 20Mb 一个汉字 16b， 三分钟音乐 100Mb 一页文字 20Kb， 一幅图片 5Mb 一本书 5Mb， 一场电影 200Gb
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光纤的衰减
6
5 4 3 2 1
第一窗口 第二窗口 OH-
衰 减 (dB/km)
水峰值
OHOH-
第三窗口
0.7 0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6 λ nm
光纤的衰减图
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通信信息容量大
无线电波频率：300KHz 微波频率：100GHz 真空光速：c=3×108 M/S 光纤中所用波长为1310nm、1550nm。 光波频率：f=V/λ≈1014Hz 可通电话路数：N=f/ρf=2.5*1010路（250亿） 可通电视路数：N=f/ρf=1.4*107路（1600万）
光纤类型
G.652零色散点在1300nm左右 G.653零色散点在1550nm左右 G.654负色散光纤 G.655色散位移光纤 全波光纤
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200
10
1012 m) 1011 波长(µ 1010 109 (1 km) 108 107 106 (1 m) 105 104 103 (1 mm) 102 10 1 (1 m) 10-1 10-2 10-3 (1 nm) 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 sales@gb-link.com
包层
保护套 （涂覆 层）
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2.光纤的结构
纤芯 core：折射率较高，用来传送光； 包层 coating：折射率较低，与纤芯 一起形成全反射条件； 保护套 jacket：强度大，能承受较大 冲击，保护光纤。 3mm光缆 橘色 MM 黄色 SM
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光通讯网络
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电磁波谱
1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm λ波長
10G 100G
1T 10T 100T 10^15 10^16 10^17
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光通讯网络
主要用途： 电话网络 数据通讯系统
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电话网络 长距离的通信网络，大于600km 的转发间距。总的连接长度可以 达到9000km。造价昂贵。主要用 在submarine, longhaul 。 Access network (1 km - 20 km) local exchange, regional interexchange, FTTC, FTTH
输入
NA
输出
输入
NA
低数值孔径NA
输出
高数值孔径NA
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常用光纤名词
色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一 段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速 率的主要因素。
模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式 的光沿着不同的路径传输。 材料色散：不同波长的光行进速度不同。 波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中 传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光 纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色 散非常重要。
按材料分类：
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。
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光通信发展简史
2000多年前 烽火台——灯光、旗语 1880年 光电话——无线光通信 1970年 光纤通信
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光通信发展简史
1966年“光纤之父”高锟博士首次提出光 纤通信的想法。 1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续 工作的半导体激光器。 1970年康宁公司的卡普隆(Kapron) 之作 出损耗为20dB/km光纤。 1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。
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光纤通信基础知识
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光纤通信基础知识
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光纤通信的优点
•传输容量大 •再生中继距离长 •不受电磁干扰，信息传输质量高 •抗腐蚀性强 •资源丰富 •重量轻 、体积小易于敷设
f (Hz)
红外线
1.6um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm
紫外线
光通信使用范围
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光的基本知识
光是一种电磁波 可见光350nm—750nm
光纤通信所用的波长 800——1600nm 光的反射、折射 全反射
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常见光纤名词
衰减：光在光纤中传输时的能量损耗 单模光纤 1310nm 0.4~0.6dB/km 1550nm 0.2~0.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km
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光纤的分类
按照光纤的模式分类
单模（Single-Mode） 多模（Multi-Mode）
按折射率分类
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光纤的损耗
1310 nm : 0.35 ~ 0.5 dB/Km 1550 nm : 0.2 ~ 0.3dB/Km 850 nm : 2.3 ~ 3.4 dB/Km 光纤熔接点损耗：0.03dB/点 光纤熔接点 1点/2km
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光的基本知识
实验表明，同一 种介质对不同波 长的光折射率是 不同的，这种现 象称为色散。 如果是一束白光 ，我们能看到彩带 。即红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫。 棱镜对光的折射
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光的基本知识
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光纤传输的基本原理
光的全反射
即当光以某一角度进入光纤芯层时，如果入射角大 于全反射临界角，则此时光参被封闭在芯层中传 输，而不会有能量的损失，这种现象叫全反射。
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光的本质－－－电磁波
波长(nm) 106
4 104
3 SiO2 6 10 fiber 5 103
长电磁场 极远 远 中 近 红外线 微波 无线电波
1.7103 1.2103
760 622 597 577 492 455 390 300
红 橙 黄 绿 蓝 紫 近 远 极远
可见光 X 射线 紫外线 射线 宇宙射线
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2.光纤的结构
光纤简单的说就是一种高度透明的玻璃丝，他是由二氧 化硅玻璃经复杂的工艺拉制而成，其全称为光导纤维。
光纤结构图
单模光纤： 芯层：直径8~10μm, 包层：直径125μm，涂层：外径250μm。 多模光纤： 芯层：直径50μm 或62.5μｍ，包层：直径125μm，涂层：外径250μm。
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光通讯网络
光纤通讯系统
0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1
data1 data2 data3 data4
λ1 λ2
MUX
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EDFA
OADM
EDFA
DeMUX
data2
λ3 λ4 λ2 λ2
data3
data4 O/E Receiver
E/O Transmitter
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光的基本知识
光的全反射
当入射光的角度达到或超过某一角度时， 折射光会 消失， 入射光全部被反射回来，这就是光的全反射 。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
光导纤维
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2.光纤的结构
纤芯
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与其他传输方式比较
光纤 单波道微波系统 280Mbit/s 同轴电缆 560Mbit/s
速率
10Gbit/s
中继距离
抗腐蚀性 抗电磁干扰
100~200km
强 强
50km
、 弱
几公里
差 一般
传输容量 资源
大
丰富
一般
、
一般
入 射
θ1
θ3
反射
n1
n2
θ2
空气
水
视觉位置 实际位置
n1<n2
折 射
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光的基本知识
临界角
入射角=反射角
n1 n2 n1 > n2
θ1
900 n1 n2
n1 n2
θ2
临界角
全反射
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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
125
9
125 50
125 62.5
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光纤的分类
光的基本知识
光的折射
当光线由一种介质进 入另一种介质时，光线 在两个介质的分界面上 除了被反射外，还有折 射光线。如右图所示。
入射光线
α
法线 n1 n2 β 折射光线
折射定律：入射光线和折射光线分 居在法线的两侧，且有
n1 sin n2 sin
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数值孔径
数值孔径
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NA = n2cladding
sin
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n2core -
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光的反射
反射定律：入射光线和反 射光线在同一平面内，分 居在法线的两侧，且有反 射角等于入射角。
入射光线 分界面
法线
反射光线
n1 θ n2
θ
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信息量及单位
二进制数字信号有0和1两个信号位，称为比特（bit）。这 就是数字信号常用的信息量单位b（或Kb、Mb、Gb等）。 信息量举例： 一位十进制数字 4b， 三分钟讲话 20Mb 一个汉字 16b， 三分钟音乐 100Mb 一页文字 20Kb， 一幅图片 5Mb 一本书 5Mb， 一场电影 200Gb
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光纤的衰减
6
5 4 3 2 1
第一窗口 第二窗口 OH-
衰 减 (dB/km)
水峰值
OHOH-
第三窗口
0.7 0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
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1.4
1.5
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