光器件基礎知識

1、光器件基礎知識目錄一、光纖通信基礎21、光纖通信的概念22、光纖通信的優(yōu)點2二、光纖基礎知識21、光纖的結構22、光纖的工作波長33、光纖的分類33.1 按照光纖的模式分類33.2 按照光纖的材料分類33.3 按照光纖的折射率分類44、光纖的尺寸45、光纖接頭類型56、光功率的換算67、光纖損耗6三、常用光器件介紹63.1 法蘭盤63.2 光衰減器73.3 光模塊82、光模塊的主要參數(shù)83、光模塊的種類9四、光器件的工程應用111、單收光模塊的使用112、雙纖雙向模塊的使用113、長距離高靈敏度模塊的使用114、QSFP+MPO塊的使用125、萬兆高速電纜的使用12六、光模塊和光纖使用注意事項

2、13七、光模塊和光纖的故障排查方法14八、光功率計的使用14光纖通信基礎1、光纖通信的概念所謂光纖通信就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信的目的。一般由數(shù)據(jù)源、光發(fā)射端、光纖、光接收端組成。2、光纖通信的優(yōu)點1）通信容量大，比傳統(tǒng)的電纜、微波等高出幾千乃至幾十萬倍的通信容量。2）傳輸距離遠，光纖具有極低的衰耗系數(shù)，傳輸距離可達一千公里以上。3）保密性能好，光信號不具備向外輻射的特點，不易被偵聽。4）適應能力強，具有不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕等優(yōu)點。5）體積小、重量輕。原材料豐富、價格低廉。二、光纖基礎知識1、光纖的結構纖芯包層如上圖所示，光纖呈圓柱形，主要由纖芯和包層和保護套三部分組

3、成。1、纖芯：位于光纖的中心部位，成分為高純度的二氧化硅，摻有極少量雜質，折射率較高，用來傳送光。2、包層：位于纖芯的周圍，其成分也是含有極少量摻雜質的高純度二氧化硅，折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件。3、涂覆層：光纖的最外層，由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成，強度大，能承受較大沖擊，起到保護光纖的作用2、光纖的工作波長光纖的工作波長主要分為短波長光纖和長波長光纖。1、短波長光纖短波長光纖的工作波長在800nm-900nnffi圍內(nèi)，具體工作在850nm波長，主要用于短距離、小容量的光纖通信系統(tǒng)中。2、長波長光纖長波長光纖的工作波長在1100nm-1800nm范圍內(nèi)，具體工作在1310nm和1

4、550nm兩個波長，主要用于長距離、大容量的光通信系統(tǒng)中。3、光纖的分類3.1 按照光纖的模式分類1、單模光纖單模光纖的纖芯很細（10um左右），只能傳一種模式的光，其模間色散很小,工作在1310nmff口1550nm長，適用于遠程通訊。2、多模光纖多模光纖的芯較粗（50um或62.5um）,工作在850nm或1310nm波長，可傳多種模式的光，其模間色散較大，適用于短距離通訊。多惶跳纖橙色）單模跳豺黃色0M3萬兆多澳跳纖（淺藍色）3.2 按照光纖的材料分類1、玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長，成本高；2、膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多，成本較低;3、

5、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、音響以及短距離的圖像傳輸。3.3 按照光纖的折射率分類1、階躍型光纖如果纖芯的折射率是均勻不變的常數(shù)n1,包層折射率也是均勻不變的常數(shù)n2,且在纖芯和包層的界面折射率發(fā)生突變，即使由n1突變?yōu)閚2,則這種光纖稱為階躍型光纖。2、漸變型光纖如果纖芯折射率不是常數(shù)，而是隨著半徑的加大而逐漸減小，到了纖芯和包層界面降至包層的折射率n2,則這種光纖稱為漸變型光纖。4、光纖的尺寸光纖的外徑一般為125um光纖內(nèi)徑尺寸則根據(jù)不同光纖類型而不一樣：單模光纖為8-10um,多模光纖為50/62.5um。止匕外，多模光纖又分為OM1OM2

6、BOM3E種，其中OM1旨62.5um的多模光纖，OM才旨50um的多模光纖，OM31目前新增的萬兆光纖。5、光纖接頭類型光纖接頭熔接在光纖線纜兩端，用于將光纖與光模塊、OD既等光器件相連。常見的光纖接頭有LGSKSC和FQLC型連接器：連接SFP模塊的連接器，它采用操作方便的模塊化插孔（RJ）閂鎖機理制成。ST型連接器：外殼呈圓形，緊固方式為螺絲扣，常用于光纖配線架。SC型連接器：連接GBIC光模塊的連接器，它的外殼呈矩形，緊固方式是采用插拔銷閂式，不須旋轉。FC型連接器：外部加強方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣，一般在ODFt采用較多。2、常見的光纖接頭圖示在表示光纖接頭的標注中，我們常

7、見到“FC/PC、“SC/PC等，其具體的含義如下：斜杠的前面部分的LC/SC/FC/ST表示光纖的連接器型號斜杠的后面部分的PC/UPC/APC1示光纖接頭截面的工藝，即研磨方式6、光功率的換算光功率常用量瓦（mW和分貝量瓦（dBm）表小，其中量瓦和分貝量瓦兩者的關系為:1mw=0dBm以1mw基準的dBmt勺算法是：dBm=10*lg（mw）例如：功率為1W1W=1000mw換算成dBm為：10Xlg1000=30dBm7、光纖損耗光纖損耗是指光波在光纖中傳輸時隨著傳輸距離的增長光功率逐漸減小的現(xiàn)象。產(chǎn)生光纖損耗的原因包括吸收損耗、散射損耗、彎曲和微彎曲損耗。光纖損耗還與工作波長密切相關，

8、下表是列出常見工作波長與光纖損耗之間接的關系:工作波長光纖損耗（每公里）850nm2.33.4dB/Km1310nm0.350.5dB/Km1550nm0.20.3dB/Km此外，光纖熔接點也會對光信號造成損耗，通常每個熔接點的損耗為0.2dB三、常用光器件介紹3.1法蘭盤法蘭盤俗稱活接頭，用于連接兩根跳纖或光纜形成連續(xù)光通路的無源器件。在工程中如果我們需要將兩條跳纖連接起來時即可以使用法蘭盤，相連兩根跳纖的光纖接頭可以是同類型的（如兩端都是LC接頭），也可以是不同類型的（如一是LC,另一端是SC。常見的法蘭盤如下圖所示：H/陽匚卓根雙工寫G結叼里3.2光衰減器光衰減器一種可增加光纖鏈路上光功

9、率衰減量的無源器件，主要作用避免光接收器件因接收超強光功率而導致光接收機產(chǎn)生失真和損壞。光衰減器的型號分為陰陽式和法蘭盤式，陰陽式衰減器通常用接在光模塊和跳纖接頭問，法蘭盤式衰減器通常用接在兩根跳纖的接頭問。日常工作中常用到的是LC/PC陰陽式衰減器。光衰減器的衰減值可根據(jù)實際需要靈活定制（如3dR5dR10dB等）。常見的陰陽式衰減器：用E囊身善常見的法蘭盤式衰減器:法:上式LC也息器法;跳式FC袁旗潴3.3光模塊光模塊由光電子器件、功能電路和光接口等組成，主要是實現(xiàn)電信號轉換成光信號和光信號轉換成電信號的產(chǎn)品。2、光模塊的主要參數(shù)輸出光功率輸出光功率指光模塊發(fā)送端光源的輸出光功率（發(fā)射光功

10、率），單位：dBm接收靈敏度接收靈敏度指的是在一定速率、誤碼率情況下光模塊的最小接收光功率，單位：dBm一般情況下，速率越高接收靈敏度越高（即最小接收光功率越小），對于光模塊接收端器件的要求也越高。常見的光模塊的傳輸速率、傳輸距離與輸出光功率和靈敏度的關系如下：光功率靈敏度光功率靈敏度光功率靈敏匣850nin-15-8-23-95-4-17-7-3-0.10.32km*23-17-3,2-十。,5三-12810km15-3-9-3-20-S.2-2.5-4.540km-S-0-32-5二0-24-4-+互-160。a十5-24-1+5至-23飽和光功率值指光模塊接收端器件最大可以探測到的光功率

11、。當光接收器接收到大于飽和光功率的光信號時會出現(xiàn)光電流飽和現(xiàn)象。在此情況下光接收器需要一定的時間恢復，此時接收靈敏度下降，接收到的信號有可能出現(xiàn)誤判而造成誤碼現(xiàn)象，而且還非常容易損壞接收端器件，在使用操作中應盡量避免超出其飽和光功率。3、光模塊的種類1、按封裝形式分類光模塊按封裝形式可分為SFRSFP+XFRQSFP+CFRCSFPGBICXenpak、X2、1X9SFF200/3000pin、XPA空，目前工作中經(jīng)常使用到的光模塊封裝形式有SFP+SFP和QSFP三種。部分光模塊封裝形式如下：2、按工作波長分類目前常用的光模塊的中心波長（指光信號傳輸所使用的主要光波段）主要有五種:850nm

12、波段、1310nm波段、1550nm段，CWDM段以及DWDM段。工程中會使用到的是前面三種波段的光模塊。3、按接口形式分光模塊按接口形式可分為LGSCRJ-45等多種類型。LC接口世博出SC搔門把柜怏RJ5限門光模塊4、按傳輸速率分按不同的應用場景和速率要求，光模塊可分為以下多種：以太網(wǎng)應用：100Bass1000Bass10GBase40GBase100GBaseSDH應用（POS：155Mbps、622Mbps、2.5G、10G40G、100GFC應用：1.063G、2.125G、4.25G8.5G、10.7G、16G、40G、56G120G多模短距單模短距單模中距單模長距5、按傳輸距離

13、分類如萬兆850nm300M千兆850nm550加模塊如千兆1310nm2KM2.5GPOS1310nm2KMt模塊如萬兆1310nm10KM/15KMt模塊如萬兆1550nm40KMKMt模塊單模超長距：如萬兆1550nm80KMt模塊6、按收發(fā)能力分類光模塊按收發(fā)能力可分為雙纖雙向、單纖雙向、雙單纖雙向、單發(fā)、單收光模塊。雙纖雙向市面上絕大部分光模塊屬于此類型，這類光模塊使用2芯光纖實現(xiàn)鏈路信號的發(fā)送和接收，同時模塊上有2個光纖接口，一個負責發(fā)送一個負責接收。單纖雙向利用波分復用原理，實現(xiàn)2個不同波長光信號在一根光纖上傳輸，光模塊上只有一個光纖接口，以下是單纖雙向光模塊的工作原理圖。雙單纖

14、雙向是目前新的技術，一個模塊2個光纖接口，實現(xiàn)4個通道的信號傳輸，典型如CSF%模塊。單發(fā)或單收這兩種類型的光模塊是雙纖雙向光模塊的變體。單發(fā)光模塊是把雙纖雙向光模塊的收光部分器件去掉，僅保留發(fā)光部分器件。而單收光模塊則是把雙纖雙向光模塊的發(fā)光部分器件去掉，僅保留收光部分器件。這兩種模塊的外形與雙纖雙向光s模塊一樣。工程中單收光模塊可以用在分流器上與分光器配合形成并接監(jiān)控方案。以殲雙向單纖雙向LC接口旗殲雙FSC接II雙中部Q向常見光模塊外觀圖四、光器件的工程應用1、單收光模塊的使用單收光模塊通常用于接收經(jīng)分光器分光后輸出的光信號。通常我們在選擇光模塊時總是以光鏈路的光信號工作波長為依據(jù)進行選

15、擇，例如1310nm波長的光鏈路選擇1310nm的光模塊接收，1550nm波長的光鏈路選擇1550nm的模塊接收。但在實際工程中如果工作在1310nm波長的光鏈路經(jīng)分光后輸出時光功率小于-14dBm,但高于-21dBm則可以使用1550nm-24dBm高靈敏度模塊接收。反之，工作在1550nm波長的光鏈路分光后輸出的光功率高于-14dBm,我們也可以使用1310nm-16dBm的光模塊接收。這是由于1310nmffi1550nm的光模塊其所能接受并正常工作的波長范圍很寬，完全覆蓋上述兩個工作波長。但對于850nm的鏈路分光后只能使用850nm的光模塊進行接收。2、雙纖雙向模塊的使用雙纖雙向光模

16、塊的選擇通常情況下同樣以鏈路實際工作波長進行選擇。但對于1310nmffi1550nm的光鏈路可以變通使用，當互連的設備距離較近時（如在同一機房內(nèi)）可以用1310nm的光模塊與1550nm的光模塊進行互連。原因見上述“單收光模塊的使用”一節(jié)內(nèi)容。3、長距離高靈敏度模塊的使用40KM或80KM以上長距離-24dbm高靈敏度光模塊由于其發(fā)光功率大、過載點低。因此，在實際使用中禁止用跳纖直接互連或在同機房內(nèi)短距離互連,以免造成模塊收光器件的損壞。此類光模塊如果需要短距離互連，需用接不少于10dBm的光衰減器后方可互連。4、QSFP+MPO模塊的使用目前QSFP+MP儀用于S6500分流板上的40GE

17、接口，作用是將分流板上的每個40GE接口劃分為4個10GE接口使用。這種模塊為多模模塊，實際工程中通常配合MPO-LC/PC-OM3-8PIN-3.0MM分四多模光纜使用，用于進行多塊分流板的級聯(lián)，或用于連接DPI設備。QSFP+MPOI塊MPO-LC/PC-OM3-8PIN-3.0MM分流板級聯(lián)實景圖5、萬兆高速電纜的使用萬兆高速線纜是一項替代10G光模塊的低成本技術方案。通常有1米、3米5米和10米，目前工程中使用到的是1米高速線纜。主要用于分流板級聯(lián)或分流板與P2E板互連。萬兆高速電纜分流板級聯(lián)P2E板與分流板互連六、光模塊和光纖使用注意事項光鏈路上各處的損耗衰減都關系到傳輸?shù)男阅?，所?/p>

18、要求注意：40KM以上長距離模塊短距離進行互連（或用跳纖自環(huán)）時必須在用接光衰減器，以免強光對模塊收光器件產(chǎn)生損壞；禁止不同類型光纖與模塊混用，多模光纖須與多模光模塊配合使用，單模光纖須與單模光模塊配合使用；光模塊收發(fā)光接口應避免長時間暴露，不使用時加蓋光口塞以免灰塵污染；光纖連接器要有封帽，不使用時需蓋上封帽避免灰塵等雜物污染；扎線和布線時避免彎曲半徑過小，綁扎過緊；光纖連接器的端面保持清潔，避免劃傷；七、光模塊和光纖的故障排查方法1 .當出現(xiàn)鏈路不通時，測試光功率是否在指標要求范圍之內(nèi)，如果出現(xiàn)無光或者光功率小的現(xiàn)象時，可以按以下方法處理：a）檢查光功率計選擇的波長和測量單位（dBn）是否有誤；b）檢查是否由于光線連接器端面和光模塊口不清潔導致；c）檢查光纖連接器端面是否發(fā)黑和劃傷，光纖連接器是否存在折斷，更換光纖連接器做互換性試驗；d）熱插拔光模塊可以重新插拔測試；e）同一端口更換光模塊或者同一光