光纤基础知识

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1、光纤基础知识贺作为光纤通信发展历史u光纤通信是一种现代化信息传输技术，它以激光为光源，以光纤为传输媒介，把要传输的电信号变成光信号，再由光纤传输，在光纤的另一端进行光电转换。u1854年，英国的丁达尔发现太阳光会随水流发生弯曲现象。u1953年，卡帕尼博士发明了玻璃光导纤维：芯层+包层。1960年左右，最好的光纤损耗也在1000dB/km。u1966年，高锟和霍克哈姆发表的《用于光频的光纤表面波导》奠定了现代光通信的基础。因此高锟被尊为光纤之父。u1970年，美国康宁公司研制成功损耗为20dB/km的

2、石英光纤。目前，波长为1550nm的标准光纤损耗达到0.18dB/km。u同年，半导体激光器实现了室温下连续工作，为光纤通信提供了理想的光源。从此，便开始了光纤通信迅速发展的时代。光源光检测器光纤调制电信号输入接收电信号输出光信号发送端接收端光纤通信的优点光纤通信和传统的铜缆媒质通信方式相比，主要优点有：u光纤的传输损耗低、容量大、中继距离长。通信线路的频带越宽，容许传输的信息越多，通信容量就越大。已知光纤中光波的频率范围在1.67~3.75×1014Hz，目前的光纤容量已经达到十多个Tbits/s，

3、比其它通信容量可以高出一到两个数量级；石英光纤在1550nm波长区的损耗可低到0.18dB/km，比已知的其他通信线路的损耗都低得多，这样光纤可以使用更长的中距。u尺寸小、重量轻，有利于敷设和运输。SiO2的密度为2.2g/cm3，每公里裸光纤重量只有27克，易于敷设便于实际工程应用。u保密性好、抗干扰能力强。光纤传输的是光波信号，具有很好的保密性；光纤无电缆短路问题，不存在电磁干扰问题，适合应用于有强电干扰和电磁辐射的环境中。光在光纤中传输时不会跑出光纤向外辐射电磁波。u光纤性能稳定，耐化学腐蚀。S

4、iO2是无机非金属材料，性能非常稳定，除氢氟酸外其余的化学材料很难腐蚀光纤。u原材料丰富。制造光纤的主要原料是SiO2,它是地球上蕴藏最丰富的物质，取之不尽，用之不竭。并且可以节省大量的金属，降低通信成本。光纤通信的缺点光纤通信有以上优点，因而发展很快，但光纤通信也有以下缺点：u光纤是由无机非金属材料构成，因此比较脆，容易被折断(比如经常被挖断)。u光纤端面切削和连接比较困难(端面是否垂直、焊接点是否有气泡等)。u光纤的分路、耦合比较困难。u光纤通信过程中怕水、怕冰(羟基OH-在1383nm附近有较大

5、的吸收损耗)。u光纤怕弯曲，弯曲半径不宜太小(否则会导致损耗增加)。案例：新疆某地区大雪导致光纤故障(2006年10月报道)。原因：光缆没有防护好被冰雪包裹，并由于冰雪压力和热胀冷缩导致光纤弯曲。光纤通讯的发展趋势目前，国际上光纤通信的发展趋势可概括为如下几点：u光纤通信已广泛应用于长途干线、城域网及接入网的建设。u光纤通信逐渐由传统的短波长传输窗口（1310nm）转向长波长传输窗口（1550、1625nm）。u光纤通信日益在向高速率、大容量、长中继距离方向发展。u光纤宽带综合业务用户网及接入业务网已

6、成为发展光纤通信的重要方向。u光纤通信技术不断更新，例如密集波分复用(MWDM)技术，已引起人们的兴趣并得到迅速发展。u高速率、长中继通信对光纤的损耗和色散提出更高要求。为适应高速率、长中继通信的需要，应尽量减小光纤的损耗和色散，例如现在比较热门的低损耗和超低损耗光纤。光的基本知识n光是一种电磁波。n可见光350nm~750nm。n光纤通信所用的波长：800~1600nm。n光的反射、折射。n光的全反射。1cm1mm100um10um1um100nm10nm1nmλ波長10G100G1T10T100T

7、10^1510^1610^17f(Hz)红外线紫外线1.6um1.51.41.31.21.11.0um900800700600nm光通信使用范围光纤的基本特性u光纤由纤芯、包层和涂层三部分组成，该三部分的材料和结构直接决定光纤的基本特性。u纤芯：大约为8-10微米(mm)粗细的掺杂石英玻璃，光主要在纤芯内传输。u包层：粗细约为125微米的石英玻璃，少量的光在包层中传输。u涂层：材料为以丙希酸为基体的紫外光固化涂料，这是一种100%可转化的无毒低污染涂料,用于保护石英玻璃结构。共两层，分为内涂层(Pri

8、maryCoating)和外涂层(SecondaryCoating)。u内涂层：较软，是一种低弹性模量的材料，有助于改善光纤弯曲性能。通常用拔出力(Pull-outForce)来检验初始涂层和包层玻璃间的附着力。u外涂层：较硬，是一种高弹性模量的材料，用来保护光纤的强度，保护光纤不受环境影响。通常用剥离力(StrippingForce)来检验二次涂层的特性。光纤的分类一按光纤原材料不同，光纤分为以下几种类型：u全塑光纤：这种光纤的芯子和包层都由塑料制成。