光纖基礎知識簡介

1、 光纖簡介一、光纖概述光纖是光導纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常，光纖一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管（light emitting diode,LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。二、光纖工作波長光是一種電磁波?？梢姽獠糠植ㄩL圍是：390nm760nm(納米)，大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖的工作波長有短波長0.85m、長波長1.31m和1.55m。光纖損耗一般是隨波長加長而減小，0.85m的損耗為2.5dB/km，

2、1.31m的損耗為0.35dB/km，1.55m的損耗為0.20dB/km，這是光纖的最低損耗，波長1.65m以上的損耗趨向加大。三、光纖分類光纖的分類主要是從工作波長、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的，各種分類如下。（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85m、1.3m、1.55m）。（2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。 （3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。（4）原材料：石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復合材料光纖（如塑料包層、液體纖芯等）、紅

3、外材料等。按被覆材料還可分為無機材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。（5）制造方法：預塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學汽相沉積（CVD）等，拉絲法有管律法（Rod intube）和雙坩鍋法等。四、單模光纖與多模光纖光纖是一種光波導，因而光波在其中傳播也存在模式問題。所謂“?！笔侵敢砸欢ń撬俣冗M入光纖的一束光。模式是指傳輸線橫截面和縱截面的電磁場結構圖形，即電磁波的分布情況。一般來說，不同的模式有不同的的場結構，且每一種傳輸線都有一個與其對應的基?；蛑髂！；Ｊ墙刂共ㄩL最長的模式。除基模外，截止波長較短的其它模式稱為高次模。根據(jù)光纖能傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)目，可將其分為單模光纖和多模光纖。多模光纖

4、允許多束光在光纖中同時傳播，從而形成模分散（因為每一個模光進入光纖的角度不同它們到達另一端點的時間也不同，這種特征稱為模分散）。模分散技術限制了多模光纖的帶寬和距離。單模光纖只能允許一束光傳播，所以單模光纖沒有模分散特性。（1）單模光纖單模光纖(Single Mode Fiber)的中心高折射率玻璃芯直徑有三種型號：8m、9m和10m，只能傳一種模式的光。一樣條件下，纖徑越小衰減越小，可傳輸距離越遠。中心波長為1310nm或1550nm。單模光纖用激光器作為光源。單模光纖用于主干、大容量、長距離的系統(tǒng)。單?？诎l(fā)射功率圍一般在0dBm左右，一些超長距接口會高達+5dBm，接收功率的圍在-23 d

5、Bm到0dBm之間。（注：最大可接收功率叫做過載光功率，最小可接收功率叫做接收靈敏度。工程上要求正常工作接收光功率小于過載光功率35dBm，大于接收靈敏度35dBm。一般來講不管單模接口還是多模接口，實際接收功率在-5至-15dBm之間算比較合理的工作圍。）單模光纖模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。（2）多模光纖多模光纖(Multi Mode Fiber)的中心高折射率玻璃芯直徑有兩種型號：62.5m和50m，可傳多種模式的光。中心波長為多為850nm，也有用1310nm。多模光纖用發(fā)光二極管作為光

6、源。多模光纖用于小容量，短距離的系統(tǒng)。多模口發(fā)射功率比單?？谛?，與GBIC或SFP的型號直接相關，一般在-9.5dBm到-4dBm之間；多?？诮邮展β室话阍?20dBm到0dBm之間。（注：最大可接收功率叫做過載光功率，最小可接收功率叫做接收靈敏度。工程上要求正常工作接收光功率小于過載光功率35dBm，大于接收靈敏度35dBm。一般來講不管單模接口還是多模接口，實際接收功率在-5至-15dBm之間算比較合理的工作圍。）多模光纖模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，

7、一般只有幾公里。新一代多模光纖是一種50/125m，漸變折射率分布的多模光纖。采用50m芯徑原因有：（1）50m光纖中傳輸模的數(shù)目大約是62.5m多模光纖中傳輸模的1/2.5。這可有效降低多模光纖的模色散，增加帶寬。對850nm波長，50/125m比62.5/125m多模光纖帶寬可增加三倍（500MHz.km比160MHz.km）。（2）以前，LED光源的輸出功率低，發(fā)散角大，連接器損耗大，使用芯徑和數(shù)值孔徑大的光纖以使盡多光功率注入是必須考慮的，因此62.5m多模光纖應用較廣。隨著技術的進步，LED輸出功率和發(fā)散角的改進、連接器性能的提高，尤其是使用了VCSEL，光功率注入已不成問題。（3）

8、光纖標識單模光纖上印的型號字有：SM、Single Mode Fiber、9/125、B1.1、LX、等，單模跳纖多為黃色。（注：1表示中心束管，B表示單模）多模光纖上印的型號字有：MM、Multi Mode Fiber、A1a、50/125、A1b、62.5/125、SX等，單模跳纖多為橙色。（注：A表示多模，a表示50/125，b表示62.5/125）SX/LH表示可以使用單?；蚨嗄９饫w。五、跳纖與尾纖光纖跳線：來做從設備到光纖布線鏈路的跳接線。有較厚的保護層，一般用在光端機和終端盒之間的連接。(也就是雙頭)下圖為集中常見的跳線。光纖尾纖：只有一端有連接頭，而另一端是一根光纜纖芯的斷頭，通

9、過熔接與其他光纜纖芯相連，常出現(xiàn)在光纖終端盒，用于連接光纜與光纖收發(fā)器）（也就是單頭）。在生產中，為了便于測試，均生產為跳纖，即兩頭均有光纖連接器，施工時，從中間剪斷，一根跳纖即成了兩根尾纖。在表示尾纖接頭的標注中，我們常能見到“FC/PC”，“SC/PC”等，其含義如下：“/”前面部分表示尾纖的連接器型號，“/”后面表明光纖接頭截面工藝，即研磨方式?！癙C”：接頭截面是平的，在電信運營商的設備中應用得最為廣泛?！癆PC”：接頭采用帶傾角的端面，斜度一般看不出來，可使反射光不沿原路徑返回。在廣電和早期的CATV中應用較多。它可以改善電視信號的質量，主要原因是電視信號是模擬光調制，當接頭耦合面是

10、垂直的時候，反射光沿原路徑返回。一般數(shù)字信號一般不存在此問題。 “UPC”：它的衰耗比PC要小，一般有特殊需求的設備的法蘭盤為FC/UPC。國外廠家ODF架部跳纖用的就是FC/UPC，可提高ODF設備自身的指標。六、光纖接頭與光纖連接器光纖連接器（也叫光纖適配器、法蘭盤）是光纖與光纖之間進行可拆卸（活動）連接的器件，它是把光纖的兩個端面精密對接起來，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對系統(tǒng)造成的影響減到最小。在一定程度上，光纖連接器也影響了光傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項性能。在實際應用過程中，我們一般按照光纖連接器結構的不同來加以區(qū)分。下面是一些目前比較常

11、見的光纖接口和光纖連接器。(1)FC型：FC（Ferrule Connector縮寫）型接頭是圓型帶螺紋的金屬接頭，緊固方式為螺絲扣。一般在ODF側采用(配線架上用的最多)，有一螺帽擰到適配器上，優(yōu)點是牢靠、防灰塵，缺點是安裝時間稍長。左圖為FC型接頭，右圖為FC光纖適配器。（2）SC型：SC接頭是卡接式方型塑料接頭，所采用的插針與耦合套筒的結構尺寸與FC型完全一樣，其中插針的端面多采用PC或APC型研磨方式；緊固方式是采用插拔銷閂式，不需旋轉。SC接頭直接插拔，使用很方便，缺點是容易掉出來，一般用于傳輸設備側光接口。1×9光模塊、GBIC光模塊都采用SC型接頭。下圖為SC型接頭。下

12、面圖片，左圖為SC單模雙工適配器，右圖為SC單模單工適配器。（3）ST型ST接頭是卡接式圓形外殼的金屬接頭，緊固方式為螺絲扣，常用于光纖配線架。ST頭插入后旋轉半周有一卡口固定，缺點是容易折斷。下面左圖為ST接頭，右圖為ST連接器。說明：ST連接器的芯外露，SC連接器的芯在接頭里面。對于10Base-F連接來說，連接器通常是ST類型的；對于100Base-FX來說，連接器大部分情況下為SC類型的。(4)LC型LC接頭是小方型的塑料接頭，與SC接頭形狀相似，較SC接頭小一些，采用操作方便的模塊化插孔（RJ）閂鎖機理制成。SFP模塊采用LC型接頭。在單模SFF方面，LC類型的連接器實際已經占據(jù)了主

13、導地位，在多模方面的應用也增長迅速。路由器常用。下面左圖為LC接頭，右圖為SC接頭。下面左圖是LC單模雙光光纖適配器，右圖為LC單模單工光纖適配器。(5)MT-RJ型 MT-RJ接頭是方型精密塑膠接頭，起步于NTT開發(fā)的MT連接器，帶有與RJ-45型LAN電連接器一樣的閂鎖機構，通過安裝于小型套管兩側的導向銷對準光纖。MT-RJ接口的尺寸與標準插口的尺寸相當，可裝入常規(guī)的RJ-45面板和配線架模塊中。為便于與光收發(fā)信機相連，連接器端面光纖為雙芯（間隔0.75mm）排列設計，是主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱淮呙芏裙饫w連接器。左圖為MT-RJ接頭，右圖為MT-RJ連接器。(6) 雙錐型（Biconic

14、Connector）這類光纖連接器中最有代表性的產品由美國貝爾實驗室開發(fā)研制，它由兩個經精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個部裝有雙錐形塑料套筒的耦合組件組成。(7) DIN47256型這是一種由德國開發(fā)的連接器。這種連接器采用的插針和耦合套筒的結構尺寸與FC型一樣，端面處理采用PC研磨方式。與FC型連接器相比，其結構要復雜一些，部金屬結構中有控制壓力的彈簧，可以避免因插接壓力過大而損傷端面。另外，這種連接器的機械精度較高，因而介入損耗值較小。(8)MU型MU（Miniature unit Coupling）連接器是以目前使用最多的SC型連接器為基礎，由NTT研制開發(fā)出來的世界上最小

15、的單芯光纖連接器，。該連接器采用1.25mm直徑的套管和自保持機構，其優(yōu)勢在于能實現(xiàn)高密度安裝。利用MU的l.25mm直徑的套管，NTT已經開發(fā)了MU連接器系列。它們有用于光纜連接的插座型連接器（MU-A系列）；具有自保持機構的底板連接器（MU-B系列）以與用于連接LDPD模塊與插頭的簡化插座（MU-SR系列）等。隨著光纖網絡向更大帶寬更大容量方向的迅速發(fā)展和DWDM技術的廣泛應用，對MU型連接器的需求也將迅速增長。八、光纖模塊光纖模塊是光纖通信系統(tǒng)中的重要器件，能夠進行光電信號間的轉換，具有接收和發(fā)射作用。光纖模塊一般都支持熱插拔。（1）光纖模塊原理光纖模塊由光電子器件，作用電路和光接口等組

16、成，光電子器件包括發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分：輸入一定碼率的電信號經部 的驅動芯片處理后驅動半導體激光器(LD)或發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出相應速率的調制光信號, 其部帶有光功率自動控制電路,使輸出的光信 號功率保持穩(wěn)定.接收部分:一定碼率的光信號輸入模塊后由光探測二極管轉換為電信號.經前置放大器后輸出相應碼率的電信號,輸出的信號一般為PECL電平.同時在輸入光功率小于一定值后會輸出一個告警信號光檢測器:把來自光纖的光信號還原成電信號,經放大,整形,再生恢復原形后輸入到電端機的接收。（2）光纖模塊分類按照速率分：以太網應用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GESDH應用的

17、155M、622M、2.5G、10G按照封裝分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，其說明如下：1×9封裝：焊接型光模塊，一般速度不高于千兆，多采用SC接口SFF封裝：Small Form Factor縮寫，焊接小封裝光模塊，一般速度不高于千兆，多采用LC接口。GBIC封裝：Giga Bitrate Interface Converter的縮寫，是將千兆位電信號轉換為光信號的接口器件，接口多為SC或ST型。目前GBIC基本被SFP取代。SFP封裝：Small Form-factor Pluggables的縮寫，是熱插拔小封裝模塊，在功能上與GBIC基本一

18、致，可以簡單的理解為GBIC的升級版本?？捎玫墓鈱WSFP模塊一般分為如下類別：850納米波長/550米距離的 MMF (SX)、1310納米波長/10公里距離的 SMF (LX)、1550 納米波長/40公里距離的XD、80公里距離的ZX、120公里距離的EX或EZX，以與DWDM。多采用LC接口。商用SFP收發(fā)器能夠提供速率達到4.25Gbps。10 Gbps收發(fā)器的幾種封裝形式為XFP，以與與SFP封裝基本一致的新的變種"SFP+"。XENPAK封裝：應用在萬兆以太網，采用SC接口XFP封裝：10G光模塊，可用在萬兆以太網，SONET等多種系統(tǒng)，多采用LC接口八、光端機與光纖收發(fā)器光端機是一個延長數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w通信設備，它主要是通過信號調制、光電轉化等技術，利用光傳輸特性來達到遠