态路小课堂丨光纤基础知识

光纤通讯系统，就是利用光纤来传输携带信息的光波，以达到通讯的目的。

光纤通讯的特色
l 传输频带宽，通讯容量大；
l 传输衰减少，传输距离远；
l 抗电磁干扰，保密性能好；
l 适应能力强；
l 耐腐蚀；
l 体积小、重量轻，便于运输和敷设；
l 原材料来源丰富、价格低廉。
缺点
l 光纤弯曲半径不宜太小；
l 光纤的切断和链接操做技术要求较高；
l 分路、耦合操做繁。
光纤通讯—光纤
光纤是光导纤维（OPTIC FIBER）的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可做为光传导工具。
目前通讯用的光纤，基本上是石英系光纤，其主要成分是高纯度石英玻璃，即二氧化硅(SiO2) 。
光纤结构
光纤裸纤通常分为三层:纤芯、包层、涂覆层。


全反射原理：
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角。

光波在光纤中实现全反射的条件是：
光纤纤芯的折射率大于光纤包层的折射率（n1 >n2）；
进入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时，入射角应该大于临界角。

 光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。
光纤分类
 按光纤的材料分：石英光纤、复合光纤、塑料光纤等。
按光纤剖面折射率分布分：
阶跃（SI）型光纤：在纤芯与包层区域内，折射率的分布分别是均匀的，分别为n1和n2，在纤芯与包层的边界处，其折射率的变化是阶跃的（n2<n1）。带宽较窄，适用于小容量短距离通讯。


渐变（GI）型光纤：光纤轴心处的折射率最大(n1)，但随横截面径向的增长而逐渐减少，到纤芯与包层的边界处，正好降到与包层区域的折射率n2。带宽较宽，适中距离通讯使用。

 按传输的模式分：
多模光纤（MMF,multimode fiber）：可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，并且随距离的增长会更加严重，因此在短距离通讯领域中更受重视。
单模光纤（SMF,single-mode fiber）：只能传一种模式的光，所以其模间色散很小，目前在有线电视和光通讯中应用最为普遍。

按ITU-T建议分：G.651（渐变型多模块光纤）、G.652（普通单模光纤）、G.653（色散位移光纤）、G.654（1550nm性能最佳光纤）、G.655光纤（非零色散位移光纤）。

光纤传输特性
产生信号畸变的主要缘由是光纤中存在色散，影响光纤传输距离的主要缘由是损耗。损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
光纤损耗
光纤损耗所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减，单位为dB/km。光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继站间隔距离的远近，主要包括如下几种：

光纤损耗图：

光纤色散（Dispersion）
信号在光纤中是由不一样频率成分和不一样模式成分携带的，于是速度不一样，通过光纤传输一段距离后，不一样成分之间出现时延差，引发传输信号波形失真，脉冲展宽，从而产生码间干扰。主要包括如下几种：
模式色散：在多模光纤中，各个模式走不一样的路径，高阶模走的路程长，低阶模走的路程短，所以到达光纤终端的时间前后不一样，形成脉冲展宽。限于多模光纤（因为信号不是单一模式）。

材料色散：(多模和单模光纤均有)因同一模式内不一样波长的光波的传播速度不一样，从而产生脉冲展宽，引发材料色散。

波导色散：通常限于单模光纤（因为信号不是单一频率）
若是信号是模拟调制，色散限制带宽（Bandwith）；
若是信号是数字脉冲，色散产生脉冲展宽（Pulse Brodaening）。
单模光纤在1310nm附近色散为0，色散位移光纤便是将1色散波长从1310nm移到1550nm。
光波划分