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通信波段劃分及相應傳輸媒介

光(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)/反(fan)射(she)和全反(fan)射(she) 因光(guang)在不(bu)(bu)同(tong)物(wu)質(zhi)(zhi)中的(de)(de)(de)傳播(bo)速度是(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)，所(suo)以(yi)光(guang)從一(yi)種(zhong)物(wu)質(zhi)(zhi)射(she)向另一(yi)種(zhong)物(wu)質(zhi)(zhi)時(shi)，在兩種(zhong)物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)交界(jie)面處會產生折(zhe)(zhe)射(she)和反(fan)射(she)。而且，折(zhe)(zhe)射(she)光(guang)的(de)(de)(de)角(jiao)度會隨入(ru)射(she)光(guang)的(de)(de)(de)角(jiao)度變化(hua)而變化(hua)。當入(ru)射(she)光(guang)的(de)(de)(de)角(jiao)度達(da)到或超(chao)過某一(yi)角(jiao)度時(shi)，折(zhe)(zhe)射(she)光(guang)會消失(shi)，入(ru)射(she)光(guang)全部被反(fan)射(she)回來，這(zhe)就是(shi)光(guang)的(de)(de)(de)全反(fan)射(she)。不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)對相同(tong)波長光(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)角(jiao)度是(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)（即不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)有(you)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)光(guang)折(zhe)(zhe)射(she)率），相同(tong)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)對不(bu)(bu)同(tong)波長光(guang)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)角(jiao)度也是(shi)不(bu)(bu)同(tong)。光(guang)纖通訊就是(shi)基于以(yi)上原理而形成的(de)(de)(de)。

反射率分布：表征光學材料的一個重要參數是折射率，用N表示，真空中的光速C與材料中光速V之比就是材料的折射率。

N＝C/V

 光纖通(tong)信(xin)用的(de)(de)石英(ying)玻璃的(de)(de)折射率約為1.5

光的基本知識

光纖(xian)結(jie)構 光纖(xian)裸纖(xian)一般(ban)分為(wei)三(san)層：

第一層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為9-10μm,(單模）50或62.5（多模）。

第二層：中間為低折射率硅玻璃(li)包(bao)層（直徑一般為125μm）。

第三層：最外是加強用的樹脂涂層。

1)纖芯(xin) core：折(zhe)射(she)率較高，用來(lai)傳送光；

2)包層 coating：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；

3)保(bao)護套 jacket：強(qiang)度大，能承受較大沖(chong)擊，保(bao)護光纖。

3mm光纜?

橘(ju)色(se) MM 多模(mo)

黃色 SM 單模

光(guang)纖的尺寸 外徑(jing)一般(ban)為125um(一根頭發平均100um)

內徑：單模9um 多模50/62.5um

數(shu)值(zhi)(zhi)孔徑 入(ru)射到(dao)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)端(duan)面的(de)光(guang)(guang)并不能全部被光(guang)(guang)纖(xian)(xian)所傳輸，只是(shi)在某個(ge)角(jiao)度范圍內的(de)入(ru)射光(guang)(guang)才可以(yi)。這個(ge)角(jiao)度就稱為(wei)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)的(de)數(shu)值(zhi)(zhi)孔徑。光(guang)(guang)纖(xian)(xian)的(de)數(shu)值(zhi)(zhi)孔徑大些(xie)對于(yu)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)的(de)對接是(shi)有(you)利的(de)。不同廠家生(sheng)產(chan)的(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)的(de)數(shu)值(zhi)(zhi)孔徑不同

光纖的種類 按光在光纖中的傳輸模式可分為：

多模（Multi-Mode） (簡稱：MM）

單模（Single-Mode）(簡稱：SM）

多模(mo)(mo)光(guang)纖：中心玻璃芯較粗(cu)（50或62.5μm），可(ke)傳(chuan)多種模(mo)(mo)式的(de)(de)光(guang)。但其模(mo)(mo)間色(se)散較大，這就限(xian)制了(le)傳(chuan)輸(shu)數字(zi)信號的(de)(de)頻率，而且隨距離(li)的(de)(de)增加會(hui)更加嚴重。例如：600MB/KM的(de)(de)光(guang)纖在(zai)2KM時(shi)則只有300MB的(de)(de)帶寬(kuan)了(le)。因此，多模(mo)(mo)光(guang)纖傳(chuan)輸(shu)的(de)(de)距離(li)就比較近，一般只有幾公里。

單模光纖：中心玻璃芯較細（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。實際上是階躍型光纖的種，只是纖芯徑很小，理論上只允許單一傳播途徑的直進光入射至光纖內，并在纖芯內作直線傳播。光纖脈沖幾乎沒有展寬。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。

光纖的分(fen)類 按材料分(fen)類：

玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長，成本高；

膠套硅光纖：纖芯是玻(bo)璃，包層為(wei)塑料(liao)，特(te)性同玻(bo)璃光纖差不多，成本較(jiao)低(di)；

塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價格很低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。

按最佳傳輸頻率窗(chuang)口:常規型單(dan)模光纖(xian)和色散位(wei)移型單(dan)模光纖(xian)。

常規型：光纖生產長家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。

色(se)散位移型：光(guang)纖生產長家將光(guang)纖傳輸頻率最佳化在兩個(ge)波長的光(guang)上，如：1300nm和1550nm。

突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。

漸變型(xing)(xing)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)：光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)中心(xin)芯(xin)到玻璃包層(ceng)的折射率是逐漸變小，可使高模(mo)光(guang)(guang)(guang)按(an)正弦形(xing)式傳播，這(zhe)能(neng)減少模(mo)間色(se)散，提高光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)帶寬，增(zeng)加傳輸(shu)距離(li)，但成本較高，現(xian)在的多(duo)模(mo)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)多(duo)為漸變型(xing)(xing)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)。

常用光纖規格 光纖尺寸：

1)單(dan)模纖芯(xin)直徑：9/125μm，10/125μm

2)包層外徑（2D）＝125μm

3)一次涂敷外徑(jing)＝250μm

4)尾纖：300μm

5)多模：

50/125μm，歐洲(zhou)標準

62.5/125μm，美國標準

6)工業，醫療和低速網絡：100/140μm， 200/230μm

7)塑料：98/1000μm，用于汽車控制

光纖衰減 造成光纖衰減的(de)主要因素有：本征(zheng)，彎曲，擠壓，雜質，不均勻和對接等。

本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

彎曲：光纖(xian)彎曲時部分光纖(xian)內的光會因散射而損(sun)失掉，造成的損(sun)耗。

擠壓：光纖受到擠壓時產生微小的彎曲而造成的損耗。

雜質：光(guang)(guang)纖內雜質吸收和(he)散射在(zai)光(guang)(guang)纖中傳播的光(guang)(guang)，造成(cheng)的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

對(dui)接：光纖對(dui)接時產生的(de)損耗(hao)，如(ru)：不同(tong)(tong)軸（單(dan)模光纖同(tong)(tong)軸度要(yao)求小于0.8μm），端面與(yu)軸心不垂直，端面不平(ping)，對(dui)接心徑不匹配和(he)熔(rong)接質量差等(deng)。

光纜的種類 1)按敷設方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。

2)按光(guang)(guang)纜(lan)結構分有：束管式(shi)光(guang)(guang)纜(lan)，層絞式(shi)光(guang)(guang)纜(lan)，緊抱(bao)式(shi)光(guang)(guang)纜(lan)，帶(dai)式(shi)光(guang)(guang)纜(lan)，非金屬(shu)光(guang)(guang)纜(lan)和可分支光(guang)(guang)纜(lan)。

3)按用途分有：長途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建筑物內用光纜。

光(guang)纜(lan)(lan)的接(jie)續(xu)與(yu)成端 光(guang)纜(lan)(lan)的接(jie)續(xu)與(yu)成端是光(guang)纜(lan)(lan)線(xian)路維(wei)護人員必須掌(zhang)握的基本技能。

光纜的接續技術分類：

1)光纖(xian)的接續技術和(he)光纜的接續技術兩部分。

2)光纜的成端類似光纜的接續，只不過由于接頭材料不同而操作該當也有所不同。

光(guang)纖接續的種(zhong)類 光(guang)纜接續一般(ban)可(ke)分(fen)為兩大(da)類：

1)光纖的固定接續（俗稱死接頭）。一般采用光纖熔接機；用于光纜直接頭。

2)光(guang)纖的活動(dong)接(jie)(jie)頭（俗稱(cheng)活接(jie)(jie)頭）。用能夠拆卸的連(lian)接(jie)(jie)器連(lian)接(jie)(jie)（俗稱(cheng)活接(jie)(jie)頭）。用于光(guang)纖跳線(xian)、設備連(lian)接(jie)(jie)等地方

由于光纖端面的不完整性和光纖端面壓力的不均勻性，一次放電熔接光纖的接頭損耗還比較大，現在采用二次放電熔接法。先對光纖端面預熱放電，給端面整形，去除灰塵和雜物，同時通過預熱使光纖端面壓力均勻。

光(guang)纖連接損耗的監(jian)測(ce)方法 光(guang)纖連接損耗的監(jian)測(ce)方法有三(san)種(zhong)：

1、在熔接機上進行監測。

2、光源、光功率計監測。

3、OTDR測量法

光纖(xian)接(jie)續的操作(zuo)方法 光纖(xian)接(jie)續操作(zuo)一(yi)般分為：

1、光纖端面的處理。

2、光纖的接續安(an)裝。

3、光纖的熔接。

4、光纖接頭的保護。

5、余纖的盤留五個步驟。

通常整個(ge)光纜(lan)的接續按以下步驟進行：

第一步：大量好長度，開剝光纜，除去光纜護套；

第二步(bu)：清(qing)洗、去(qu)除光纜內的石(shi)油填充膏。

第三步：捆扎好光纖。

第四步：檢查光(guang)纖心數，進行光(guang)纖對號，核(he)對光(guang)纖色標是否有誤；

第五步：加強心接續；

第六(liu)步：各種輔助線(xian)(xian)對，包括公務線(xian)(xian)對、控制線(xian)(xian)對、屏蔽地線(xian)(xian)等接續（如(ru)果有上述(shu)線(xian)(xian)對。

第七步：光纖的接續。

第八步：光纖接(jie)頭保(bao)護處理；

第九步：光纖余纖的盤庫留處理；

第十步：完成光纜(lan)護套的接續(xu)；

第十一步：光纜接頭的保護。

光纖的損耗 1310 nm : 0.35 ~ 0.5 dB/Km

1550 nm : 0.2 ~ 0.3dB/Km

850 nm : 2.3 ~ 3.4 dB/Km

光纖熔接點損耗：0.08dB/點

光纖熔接點 1點/2km

常見光纖名詞 1)衰減

衰減：光在光纖(xian)中(zhong)傳輸時的能量損耗(hao)單模光纖(xian)1310nm 0.4~0.6dB/km1550nm 0.2~0.3dB/km塑料(liao)多模光纖(xian)300dB/km

2)色散

色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行(xing)進一段(duan)距離(li)后(hou)造成(cheng)的頻寬變(bian)粗(cu)。它是限制傳輸速率的主要因素(su)。

模間色散：只發生在多模光纖，因為不同模式的光沿著不同的路徑傳輸。

材料(liao)色(se)散：不同波長的光行進速度不同。

波導色散：發生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時，會以稍有不同的速度行進。在單模光纖中，通過改變光纖內部結構來改變光纖的色散非常重要。

光纖類型

G.652零(ling)色散點在1300nm左右(you)

G.653零色散點在1550nm左右

G.654負(fu)色散光纖

G.655色散位移光纖

全波光纖

3)散射

由于光線(xian)的(de)(de)基(ji)本結構不完美，引起的(de)(de)光能量(liang)損失，此時光的(de)(de)傳輸(shu)不再具有很好的(de)(de)方向性。

光(guang)纖(xian)系(xi)(xi)統(tong)基礎知識(shi) 基本光(guang)纖(xian)系(xi)(xi)統(tong)的構架(jia)及其功能介紹：

1.發送單元：把電信號轉換成光信號；

2.傳(chuan)輸單元(yuan)：載送光信號的介質；

3.接收單元：接收光信號并轉換成電信號；

4.連接(jie)器(qi)件：連接(jie)光纖到光源、光檢測(ce)以及其(qi)它(ta)光纖。

常用(yong)連(lian)接器類型

連接頭端面類型

耦合器（coupler） 主要功能再分配光信號

重要應用在光(guang)纖(xian)網絡

尤其是應用在局域網

在波分復(fu)用器件上(shang)應用

基本結構

耦合(he)器是雙(shuang)向無(wu)源器件

基本形式有樹型、星型

——與耦合器(qi)對應的有(you)分路(lu)器(qi)（splitter）

以圖形表示

波分(fen)復用器 WDM—Wavelength Division Multiplexer在一條(tiao)光(guang)(guang)纖中(zhong)(zhong)傳輸多(duo)個光(guang)(guang)信號(hao)，這些光(guang)(guang)信號(hao)頻率不同，顏色不同。波分(fen)復用器就是(shi)要把(ba)多(duo)個光(guang)(guang)信號(hao)耦合進同一根(gen)光(guang)(guang)纖中(zhong)(zhong)；解波分(fen)復用器就是(shi)從一根(gen)光(guang)(guang)纖中(zhong)(zhong)把(ba)多(duo)個光(guang)(guang)信號(hao)區分(fen)出來。

波分復用器（圖例）

發送(song)單元

接收單元

光纖數字通信

數字(zi)系(xi)統中(zhong)脈沖(chong)的定義：

1.振幅：脈沖的高度在光纖系統中表示光功率能量。

2.上升時(shi)間：脈(mo)沖從最大(da)振幅的10%上升到90%所需要(yao)的時(shi)間。

3.下降時間：脈沖從振幅的90%下降到10%所需要的時間。

4.脈沖寬(kuan)(kuan)度：脈沖在(zai)50%振(zhen)幅位置的寬(kuan)(kuan)度，用時間表示。

5.周期：脈沖特定的時間，就是完成一個循環所需要的工作時間。

6.消光(guang)比：1信號光(guang)功率于0信號光(guang)功率的(de)比值。

光纖通信中常用單位的定義：

1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin )

Pout :輸出功率 ; Pin :輸入功率

2. dBm = 10 log10 ( P / 1mw)

是通信工程中廣泛使用的單位；

通(tong)常表示以1毫(hao)瓦為參考(kao)的光功率；

example: –10dBm表示光功率等于100uw。

3. dBu = 10 log10 ( P / 1uw)

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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