光纤 GB-Link光纤通信基础知识
光纤通信技术光通信
WDM的特点
利用多个波长并行传输，突破电子电路的速率极限， 减小了光纤色散的影响，充分利用光纤的巨大带宽 资源，使单根光纤的传输容量比单波长传输增加几 倍、几十倍甚至几百倍 各波长的信道相对独立，可同时传输不同类型、不 同速率的信号 可降低对O/E，E/O器件要求 在光域传输的透明性好 高度的组网灵活性、经济性和可靠性
基带电信号
基带电信号
光纤通信基本知识
光纤的传光原理
构成光纤的材料是石英纤维（SiO2）;光纤由内芯和包 层组成，芯的折射率略大于包层，利用光在内芯的折 射或在芯与包层界面上的全反射实现光的传播。 n2
SIF n1
GIF
n1
光纤通信基本知识
光纤基本类型
突变折射率型多模光纤（SIF）：纤芯直径＝ 50～60μm，光线以折射形状沿纤芯轴线方向传 播，存在多条路径，并有较大的时延差，因而信 号畸变大。 渐变折射率型多模光纤（GIF）：纤芯直径＝ 50μm，光线以曲线形状沿纤芯轴线方向传播， 各条路径时延差较小，因而信号畸变较小。 单模光纤（SMF）：纤芯很细，直径约10 μm， 光线以直线形状沿纤芯轴线方向传播，只有一种 传播模式，信号畸变很小。
光纤通信基本知识
光纤通信特点与应用
传输容量很大：2.5G～10G/波长；每光纤采用波分 复用技术，可容纳几十至上百个波长；每根光缆可 含几十至上百根光纤。 传输质量很高，误码率很低（小于10－9） 中继距离很长（50～150km） 抗电磁干扰性能好 泄漏小，保密性能好 应用广泛：大容量骨干网、计算机局域网与广域网、 光纤接入网、有线电视网等
WDM原理图
波分复用技术的发展概况
BWDM：利用1.3和1.55µm附近两个低损耗窗口构成 两个波长的WDM系统 DWDM：在1.55 (1.50~1.60) µm窗口，同时用8，16 或更多个波长，其中各波长之间的间隔约为1.6nm， 0.8nm或更小，对应于200GHz,100GHz或更窄的频率 间隔，得到广泛应用（以下用WDM表示）。 DWDM＋EDFA＋G.655光纤＋光子集成，是长途光纤 宽带传输的主要技术方向。 目前水平：商用系统：40×10Gb/s 实验室：82×40Gb/s=3.28Tb/s 基于WDM和波长选路的光传送网已成为主要的核心网
光纤通信知识点归纳
第1章概述1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm的波长区，对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、1.31μm及1.55μm。
2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3）目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。
2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。
3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
特性参数：灵敏度4）一般地，大容量、长距离光纤传输: 单模光纤+半导体激光器LD小容量、短距离光纤传输: 多模光纤+半导体发光二极管LED5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
组成：光纤、光纤接头和光纤连接器要求：较小的损耗和色散参数3、光纤通信的特点：优点：（1），传输频带宽，通信容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点：1）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。
光纤 GB-Link光纤通信基础知识-精品文档
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
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
入射光线
法线
n1 θ θ
分界面
n2
反射光线
gb-link/
salesgb-link
光的基本知识
光的折射
当光线由一种介质进
入射光线 法线
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
α n1
射光线。如右图所示。
n2 折射定律：入射光线和折射光n
2.光纤的结构
gb-link/
纤芯 包层
保护套 （涂覆 层）
salesgb-link
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；
射
n1 n2 n1<n2
空气 水
视觉位置
实际位置
gb-link/
salesgb-link
光的基本知识
n1 n2
n1 > n2
临界角
n1 n2
入射角=反射角
θ1 θ2
n1
900
n2
临界角
全反射
gb-link/
salesgb-link
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。
光纤通信基本知识
光纤通信基本知识第一篇：光纤通信基本知识一、光纤通信的基本知识（一）光纤通信的概念1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。
结果使观众们大吃一惊。
人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是由于全反射的作用，由于水等介质密度由于比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。
表面上看，光好像在水流中弯曲前进。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。
由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
（视频）光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
（视频）（二）光纤通信的发展光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。
采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。
中国光纤通信已进入实用阶段。
（三）光纤通信的优缺点1、光纤通信的优点现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：①频带宽，通信容量大。
光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。
光纤通信基本知识ppt课件
VC-3
VC-4
复用段层网络 再生段层网络 物理层网络
27
电路层
低阶 高阶
通道层
SDH 传送层
段层 传输 媒质层
完整最新ppt
SDH的承载业务
L5~7
Application
L4
TCP/UDP
L3
IP
L2 ATM FR PPP/HDLC LAPS SDL
L1
SDH
L0
WDM
FR: Frame Relay
6
7
MSOH
8
9
23
9列
261列
完整最新ppt
SDH开销字节的分层
分支
分支
--分支组装
POH
--分支取出
POH插入 MSOH
MSOH
POH提取 MSOH
插入
提取
RSOH RSOH RSOH RSOH RSOH
插入
提取/插入
提取
载波
载波
光接口
光接口
光接口
物理线路
物理线路
终端
再生器
终端
通道层 复用层 再生层 物理层
21
完整最新ppt
SDH的比特率
等级 STM-1
速率（Mb/s） 155.520
STM-4
622.080
STM-16 2488.320
STM-64 9953.280
22
完整最新ppt
SDH的帧结构
STM-1的帧结构
125us 9x270=2430个字节
第1行
2
RSOH
3
4 AU PTR
5
净荷（含POH）
35
光纤通信 知识点总结
光纤通信知识点总结引言光纤通信是一种通过光纤传输光信号的通信技术，它使用光纤作为传输媒质，通过光的反射、折射和传播来实现信息的传输。
光纤通信具有带宽大、传输速度快、抗干扰性强、安全可靠等优点，因此在现代通信中得到了广泛的应用。
本文将对光纤通信的相关知识点进行总结，包括光纤通信的基本原理、组成结构、传输特点、光纤通信系统的组成和工作原理、光纤通信的发展趋势等内容。
一、光纤通信的基本原理1. 光的特性光波是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动又可以表现为微粒。
光波的主要特性包括波长、频率、相速度、群速度等。
2. 光纤的基本原理光纤是一种通过光的全反射来传输光信号的一种传输媒质。
它的基本结构是由一根纤维芯和包覆在外的包层组成，通过这样的结构使得光信号可以沿着光纤的传输方向不断进行反射和传播。
二、光纤通信的组成结构1. 光纤的结构光纤由芯和包层构成，芯是由单质或复合材料制成，包层是由低折射率的材料构成，使得光可以在芯和包层的界面上发生全反射。
2. 光纤的连接器连接器是光纤通信中的重要部分，它用于将光纤连接在一起，保证光信号的传输质量。
3. 光纤的光源和接收器光源是产生光波的设备，用于向光纤中输入光信号；接收器是用于接收光纤传输过来的光信号，并将其转换为电信号。
三、光纤通信的传输特点1. 带宽大光纤通信的带宽远远大于传统的铜线通信，可以传输更多的信息。
2. 传输距离远光纤通信的传输距离远远大于铜线通信，可以满足更长距离的通信需求。
3. 传输速度快光纤通信的传输速度远远快于铜线通信，可以实现更快的数据传输。
4. 抗干扰性强光纤通信的信号传输过程中不受电磁干扰，抗干扰性能强。
5. 安全可靠光纤信号传输过程中不会泄露电磁波，安全可靠。
四、光纤通信系统的组成和工作原理1. 光纤通信系统的组成光纤通信系统由光源、光纤、接收器、调制解调器、复用器、解复用器等组成。
2. 光纤通信系统的工作原理光源产生光信号，光信号经过调制解调器进行调制，然后通过光纤进行传输，接收器接收光信号并将其转换为电信号，经过复用器和解复用器将多个信号合并或分解，最终传输到目标设备。
光纤通信原理和基础知识
光纤通信原理和基础知识光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信技术。
光纤是一种由高纯度玻璃或塑料制成的非导体材料，可以通过内部反射原理传输光信号。
相对于传统的铜线传输，光纤具有更大的带宽、更低的损耗、更长的传输距离和更高的抗干扰能力，因此被广泛应用于现代通信领域。
光纤通信的工作原理基于光的全反射现象。
当光线通过光纤的两侧，并以超过临界角的角度射入光纤中时，光线会在内部完全反射。
这样，光信号就可以沿着光纤进行传输，直到遇到终端设备或者光纤长度超过极限。
光纤通信的基础知识包括以下几个方面：1.光纤的构成：光纤主要由纤芯和包层组成。
纤芯是光信号传输的核心部分，由高纯度玻璃或者塑料制成。
包层是纤芯的保护层，通常由具有低折射率的材料制成，可以减小信号的损耗和干扰。
2.光纤的损耗：光信号在光纤中传输过程中会发生损耗，主要包括衰减损耗和色散损耗。
衰减损耗是光信号强度随着传输距离增加而逐渐减小的现象，通常使用分贝（dB）来表示。
色散损耗是由于光信号的频率不同而引起的，会导致信号失真。
3.光纤的带宽：带宽是指光纤传输信号的能力，通过单位时间内传输的数据量来衡量。
光纤的带宽比铜线更大，可以支持更高速率的数据传输。
4.光纤的连接方式：光纤的连接方式主要有插拔式连接和固定式连接。
插拔式连接通常使用光纤连接器，可以方便地插入和拔出。
固定式连接通常使用光纤接头或者光纤焊接，适用于长期固定的连接。
5.光纤的传输距离：光纤通信可以实现长距离的传输，最远甚至可以达到几百公里。
传输距离的限制主要取决于信号的衰减和光纤的噪声级别。
光纤通信基础知识ppt课件
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
光纤通信原理和基础知识
光纤旳通信原理及基础知识
第一章 光纤通信旳基本原理 第二章 光纤旳基本构造及分类 第三章 光纤旳基本参数 第四章 光纤旳制造措施
光纤旳基本参数
光纤参数分类 • 几何尺寸参数 • 光学及传播特征参数 • 机械及环境性能参数
光纤旳基本参数 光纤旳几何尺寸参数
• 纤芯直径
• 纤芯/包层同心度
• 包层外径(d={dx+dy}/2)
全反射：
当n1>n2时，伴随入射角旳不断增长，在入射角到达某一值时，折射 角到达90oC，我们把此时旳入射角称为临界角0 。当入射角不小于临界 角时，将发生全反射。
媒质1
根据折射定律，我 们能够求出临界角， 此时2＝90o。即
媒质2
n1·Sin0=n2·Sin90o 所以 Sin0=n2/n1
光纤通信旳基本原理
– 改善光纤旳几何形状
• 造成裸纤旳旋转
光纤旳基本参数
偏振模色散 光纤旳光学及传播特征参数之一------
固有和非固有旳偏振模色散原因
包层中心为椭圆 包层偏心 进入气体
侧压
涂层椭圆
涂层偏心
非固有原因
侧压
弯曲
扭曲
光纤旳基本参数
截止波长 光纤旳光学及传播特征参数之一------
定义：
光纤作为单模光纤工作旳最短波长。工作 波长超出此波长时，只能传播基模，此时光纤 为单模光纤；工作波长低于此波长时，除基模 外，高次模也可传播，此时光纤为多模光纤。
•62.5/50m •8～10m •1.0m •125m2m •2% •245m10m •15m •2m
光纤旳基本参数
光纤旳光学及传播特征参数
• 模场直径 • 衰减系数 • 色散系数 • 截止波长 • 弯曲损耗 • 偏振模色散
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识光纤通信是一种利用光信号传输信息的通信技术。
它基于光波在光纤中的传输，具有高带宽、低损耗、抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。
下面将介绍光纤通信的原理和一些基础知识。
1.光纤通信原理光纤通信的原理基于光的全内反射。
光纤是由一个或多个折射率不同的材料构成，光信号通过光纤中的光核进行传输。
当光信号从一个折射率较高的材料传到折射率较低的材料时，会发生全内反射，光信号会在光纤中沿着光核一直传输。
光纤通信系统主要包括光源、光纤和光接收器三个部分。
光源产生光信号并将其注入光纤中，光纤将光信号传输到目标位置，光接收器将光信号转化为电信号进行处理。
这样就完成了光纤通信的整个过程。
2.光纤类型根据应用场景和使用材料的不同，光纤可以分为多种类型。
常见的光纤类型有单模光纤和多模光纤。
单模光纤（Single-Mode Fiber，SMF）是一种具有较小光纤芯径的光纤，适用于远距离传输。
它可以在光纤中传输一个光模式，具有较低的传输损耗和较小的色散效应。
单模光纤主要用于长距离通信和数据传输。
多模光纤（Multi-Mode Fiber，MMF）是一种具有较大光纤芯径的光纤，适用于短距离传输。
多模光纤可以在光纤中传输多个光模式，但由于折射率不同，不同光模式的传输速度会有差异。
多模光纤主要用于局域网、数据中心等短距离通信场景。
3.光纤连接方式光纤连接主要有两种方式：直连和连接器。
直连是将两根光纤通过激光焊接技术直接连接起来。
直连具有较低的插损和回波损耗，但连接时需要专业操作，一旦连接失败将无法更换。
连接器是将光纤端面抛光并用连接器将两根光纤连接在一起。
连接器具有灵活性，连接和更换方便，但具有一定的插损和回波损耗。
4.光纤通信的关键参数光纤通信中，有几个重要的参数需要关注。
带宽是指光纤传输信号的频率范围。
带宽越大，传输速率越高。
损耗是光信号在光纤中传输时丢失的能量。
损耗越小，信号传输的距离越远。
色散是指光信号在光纤中传输时信号传播速度与光波长之间的关系。
SFP,TOSA,BOSA,光纤,Rosa,光模块,GB_Link光通信模块基础培训教材
常规光纤损耗随波长变化曲线图
损
耗
dB/km5
多
4
模
光
3
纤
（
2
1
O波段 E波段 S C L U OH-
850~900nm
） 900
波长不同,损耗不同
1200 1300 1400 1500 1600
1380nm附近由于氢氧根粒子吸收,光纤损耗急剧加大,俗称水峰
ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U几个波段
TOSA 生产工艺流程
领料
金属件清洗 组装
压配
耦合
端面清洗
功率调整
初测
温循
激光打标
终测
目检焊点 外观目检
每款TOSA的生产至少需要15道工 序,1000pcs/3天,其中温循工序占用16小时.
激光焊接 品检 入库
BOSA 生产工艺流程
领料
端面清洗 接收耦合 终测发射
金属件清洗 组装
功率调整 接收初测
色散：G.653的零色散波长在1550nm附近，在 1525-1575nm范围内，最大色散系数是
3.5ps/nm-km，在1550nm窗口，特别是在
C_band，色散位移光纤的色散系数太小或可能
为零；
非零色散位移光纤
SDH/DWDM系 衰减：1310nm波段：ITU-T无规定。1550nm波
（NZDSF），将色散零点 统均可，但更适 段：<0.35dB/km，目前一般在0.19-0.25dB/km。
G.655
的位置从1550nm附近移开 合DWDM系统的 色散：当1530nm <λ< 1565nn，0.1ps/nm-km <
光纤通信基础知识
若光纤损耗在长度上是均匀的，将计算出单位长度的损耗，称之为损耗常数：
a（λ）= A（λ）/L(dB/Km)。
按工程习惯,将光纤的损耗、损耗常数统称损耗，用符号a表示。单位可用长度损耗dB和单位长度损耗dB/Km两种表示。光纤产生损耗的原因很多，从材料、熔炼、拉丝、套塑到施工、运行的每一个环节都将产生损耗。其类型有固有损耗、外部损耗和应用损耗等。固有损耗：来源于石英玻璃材料本身的缺陷和所含杂质，尤其和OH基的反应。固有损耗重要包括杂质吸收、固有吸收和瑞利散射等。外部损耗：主要是幅射损耗。它与光纤拉制工艺、涂层、成缆方式、结构工艺等有关。应用损耗：施工安装和使用运行中造成的损耗称之为应用损耗。
光缆的型号
T——二氧化硅多模突变型光纤；
Z——二氧化硅多模准突变型光纤；
J——二氧化硅多模渐变型光纤；
S——塑料光纤；
X——二氧化硅纤芯塑料包层光纤；
D——二氧化硅单模光纤；
III、光纤类别的代号及其意义
单击此处可添加副标题
光缆的型号
、带宽、损耗、波长表示光纤传输特性的代号由a、bb、cc三组数字构成。其中：a表示光纤使用波长，其数字代号如下：1——使用波长在0.85μm区域；2——使用波长在1.31μm区域；3——使用波长在1.55μm区域；bb表示损耗常数的代号。其数字数字依次为光纤损耗常数值（dB/Km）的个位和十分位数字。cc表示模式带宽的代号 。其数字数字依次为光纤模式带宽的分类数值（MHz/ Km ）的千位和百位数字。（单模光缆无此项）同一光缆适用于两种及以上波长，应同时列出各波长上的规格代号。用“／”划开，如：1.30/2.08
光纤通信基础知识
培训目标
为了顺应战略转型，提高我局基层员工的业务技能素质，使我们的一线员工由“线路卫士”转变为“维护专家”。通过此次培训，使大家对光纤通信的一些基本原理和知识进行掌握，以便今后更好的开展维护工作和使用各类仪表打下良好的基础。
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识
一、光纤通信原理
光纤通信的核心技术是光子学，它是利用光纤光缆中的光纤对光信号进行传播和传输。
光纤光缆是一种由多根光纤缆组成的电缆，用来传输可见光或近红外波长范围内的光信号。
它包含一根中心的内管，围绕着由若干根绝缘光缆组成的外面，以及外面包裹的电缆套管。
光纤具有比一般电线传输快和体积小的优势。
而且它可以传输的信息量比一般电线传输的信息量大得多，在数据传输，广播和电视节目传输，网络传输，数据中心和建筑物的内部数据传输，机场、地铁和高速列车的安全监控等场合有广泛的应用。
二、光纤通信基础知识
1、光纤的基本结构
光纤是由内管、纤芯、护套和外皮组成的。
内管是光纤的中心，由若干根细细的玻璃或塑胶的纤维组成，用来把发出的信号紧密包裹起来；纤芯则由抗光折射率差异的介质层组成，可以实现光子的数字信号传输；护套是中心纤芯的保护层，由特殊的材料构成，用以抗折和抗磨损；。
1光纤通信基础知识
三、光纤通信的优点
1、频带宽，通信容量大。 2、损耗低，中继距离长。 3、抗电磁干扰。 4、无串音干扰，保密性好。 5、光纤线径细、重量轻、柔软。 6、光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金
属材料。
1、频带宽，通信容量大
光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年 投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤 能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能 同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输 各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则， 无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN) 发展的需要。
光端机的正面图片
1. 光发射机（光端机） 光端机的背面图片
2. 光纤线路
光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失 真)和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接 器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件 。实际工程中使用的是容纳许多根光纤的光缆。 对光纤的基本要求: 损耗和色散小， 机械特性和环境特性好. 例如，在不可避免的应力作用下和环境温度改变时，保持传输特性 稳定。
3、抗电磁干扰
光纤是绝缘体材料，它不受自然界的雷 电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动 的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高 压设备等工业电器的干扰，还可用它与 高压输电线平行架设或与电力导体复合 构成复合光缆。
4、无串音干扰，保密性好
光波在光缆中传输，很难从光纤中泄漏出来， 即使在转弯处，弯曲半径很小时，漏出的光波 也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层 消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤总数 很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也 无法窃听到光纤中传输的信息。
二、光通信发展简史
1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器， 给光通信带来了新的希望，和普通光相比，激光具有波谱宽 度窄，方向性极好， 亮度极高，以及频率和相位较一致的良 好特性。
光纤通信基础知识
时间片
A2 D2
1
2
3
4
时隙
MUX
A3 D3
D1 D2 D3
复用后数据 原始信号 数字化信号
TDM适用于数字信号
传输
异步时分复用-ATM
(2)异步时分复用：将一条共享传输路线上的时隙动态，按 需分配给设备的一种时分复用技术。 t1 t2 t3 A
带宽浪费
同步 TDM A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
周期1 周期2
B
C D
待发数据
可用带宽
异步Tห้องสมุดไป่ตู้M A1 B1
周期1
B2
周期2
C2
ATM是一项数据传输技术。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种 为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。 ATM的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元） ATM适配层（AAL）是把一特定的数据源转换成ATM通讯量的特定类型的服务，也就是说 它 处理建立用户所要求的服务质量的机制。有四个被定义的类： A 级 - 固定比特率(CBR)业务:ATM适配层1(AAL1),支持面向连接的业务,其比特率固 定,常见业务为64Kbit/s话音业务,固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电 路。 B 级 - 可变比特率(VBR)业务:ATM适配层2(AAL2)。支持面向连接的 业务, 其 比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信 和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性, 其原因是 接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 C 级 - 面向连接的数据服务:AAL3/4。该业务为面向连接的业务,适 用于文件传递和数据网业务,其连接是在数据被传送以前建立 的。它是可变比特率的,但是没是介面传递延迟。 D 级 - 无连接数据业务:常见业务为数据报业务和数据网业务。 在 传递数据前, 其连接不会建立。AAL3/4或AAL5均支持此业务。
SFP,TOSA,BOSA,光纤,Rosa,光模块,GB-Link光通信模块基础培训-PPT资料47页
大纲
TOSA/BOSA基础知识介绍 光纤基础知识介绍 ROSA基础知识介绍 光模块基础及相关知识点
gb-linksalesgb-link
光收发模块结构
结构由以下:
1. 光器件
外壳
2. PCBA
3. 机械
TOSA
Laser driver
LC 光纤接口
电接口金手指 PCBA
限幅放大器
ROSA
另：10G XFP 产品还包含CDR CHIP X2/XENPAK/SGMII 包含 physical PHY-IC
• 因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择 在C波段和L波段 • 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多 个波段（1311~1611nm）
gb-linksalesgb-link
光纤中的色散特性
光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模 式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散
色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用 D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/kmⁿ （n为1/2）
gb-linksalesgb-link
色散对传输的影响
从TDM角度上说，色散将导致码间干扰
T
T+ΔT
λ3 λ1 λ3 λ1
gb-linksalesgb-link
WDM中信号光窗口范围
波段 O波段 E波段 S波段 C波段 L波段 U波段
说明 原始 扩展 短波长 常规波长 长波长 超长波长
范围（nm） 1260~1360 1360~1460 1460~1525 1525~1565 1565~1625 1625~1675
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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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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
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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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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
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
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。
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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。
ncoresin(Øinc)=ncladdingsin(Øtrans)
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与其他传输方式比较
光纤 单波道微波系统 280Mbit/
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
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
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
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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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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。
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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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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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
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@
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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
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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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
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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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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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
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）
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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