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1、关于光纤的基础知识一、光纤接入网的拓朴结构 电信网络最基本的拓朴结构有线形、星形和环形，由这3种基本结构组合而成的有双星形。环形星形、双环形、树形、网状网等等。其中线形、星形（包括多星形）、树形、网状网结构是适用于光纤接入网的拓朴结构。 1线形网络结构上、下业务灵活，可以节省光纤，简化设备，因此有广泛的应用前景。 2星形网络结构无论是其容量还是其业务服务内容都可以根据需要进行扩容、升级；并且，多星形结构馈线部分的复用系数很大，所以，采用星形类结构，可以大大节省光纤数量和建设成本，是光纤投入网发展中最主要的网络拓朴结构。 3树形网络结构适用于广播式信息传递，其应用有一定的局限性。但是在有线电视或
2、采用TDMA或CDMA技术的电信光源光网络（PON）中有很大的应用前景。 4网状网结构经济、灵活、维护运行费用低，网络升级方便，在接入网中具有很大的优越性。 二、光纤用户接入系统的组成 目前，接入网的用户终端设备都属于电气设备（如计算机。电话机、传真机、电话机等），所以在局端和用户端之间，以光波作为载波，光纤作为传输媒介时，在两端都要进行光信号与电信号之间的转换。光通信系统的组成主要有光源、光纤、光检测器。 发端的光源在电信号的作用下，发出与之时应的光信号，完成电光转换的任务。常用的光源有半导体激光二极管和半导体发光二极管。 接收端收到从发端经过光纤送来的光载波时，首先由光检测器把收到的光信号
3、转换成对应的电信号，再经过放大均衡，还原成所需要的电信号。可见，光检测器是光信号接收的关键器件。在光纤通信中，常用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管。 光纤在信号的传输过程中起着媒介的作用。光纤按其传输模式可分为单模光纤和多模光纤。在光纤中只能传送一个模式时称为单模光纤，同时传送多个模式时称为多模光纤。目前，在光纤通信系统中使用的载波波长有3个：0.85pm、1.31pm、1.55pm。第1代光纤通信系统使用的是0.85pm波长，多模光纤；第2、3代光纤通信系统使用的是1.31pm 波长，多模光纤和单模光纤；最新的第4代光纤通信系统是用1.55pm波长，单模光纤。光纤的工作频带宽，传
4、送的信号频率高，能满足全业务传输的需要。 光缆一般是指有外包护套的成品光缆，光纤一般是指光缆内用于传输的纤芯，半但有人也把光缆称为光纤按传输模式分 按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。 多模光纤的纤芯直径为5062.5m，包层外直径125m，单模光纤的纤芯直径为8.3m，包层外直径125m。光纤的工作波长有短波长0.85m、长波长1.31m和1.55m。光纤损耗一般是随波长加长而减小，0.85m的损耗为2.5dB/km,1.31m的损耗为0.35dB/km，1.55m的损耗为0.20dB/km，这是光纤的最低损耗，波长1.65m以上的损耗趋向加大。由于OH的吸收作用，0.901.
5、30m和1.341.52m范围内都有损耗高峰，这两个范围未能充分利用。80年代起，倾向于多用单模光纤，而且先用长波长1.31m。 多模光纤 多模光纤(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，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，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。 单模光纤 单模光纤(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材
6、料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在1.31m波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31m波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31m处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1.31m波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1.31m常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITUT在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。顾名思义，单模光纤就是光纤中只能传一种模式的光信号，而多模光纤可传多种模式的光信号。光纤是一种光波导
7、，因而光波在其中传播也存在模式问题。模式是指传输线横截面和纵截面的电磁场结构图形，即电磁波的分布情况。一般来说，不同的模式有不同的的场结构，且每一种传输线都有一个与其对应的基模或主模。基模是截止波长最长的模式。除基模外，截止波长较短的其它模式称为高次模。根据光纤能传输的模式数目，可将其分为单模光纤和多模光纤。 具体什么叫“模式”不太容易解释，建议你有兴趣的话参考下光纤光学或光纤通信这两本书。 多模光纤大都是在850nm段的，传输距离比较短，因为衰减很厉害；而单模光纤可传很远。 单模光纤中只有基模在进行传输，因此粗略地讲，模场直径就是在单模光纤的接收端面上基模光斑的直径，也可以极其粗略地认为模场
8、直径d 和单模光纤的纤芯直径相近。当光纤的归一化频率V小于其归一化截止频率Vc时，才能实现单模传输，即在光纤中仅有基模在传输，其余的高次模全部截止。 就是说，除了光纤的参量如纤芯半径，数值孔径必须满足一定条件外，要实现单模传输还必须使光波波长大于某个数值，即c，这个数值就叫做单模光纤的截止波长。多模光纤目录隐藏多模光纤的应用潜力 1.新一代多模光纤的类型 2.新一代多模光纤光源 3.新一代多模光纤的带宽 4.光源的注入 多模光纤电缆容许不同光束于一条电缆上传输，由于多模光缆的芯径较大，故可使用较为廉宜的偶合器及接线器，多模光缆的光纤直径为50m至100m。 基本上有两种多模光缆，一种是梯度型（
9、graded）另一种是引导型（stepped），对于梯度型（graded）光缆来说，芯的折光系数（refraction index)于芯的外围最小而逐渐向中心点不断增加，从而减少讯号的振模色散，而对引导型（Stepped Inder）光缆来说，折光系数基本上是平均不变，而只有在色层（cladding）表面上才会突然降低引导型（stepped）光缆一般较梯度型（graded）光缆的频宽为低。在网络应用上，最受欢迎的多模光缆为62.5/125，62.5/125意指光缆芯径为62.5m而色层（cladding）直径为125m，其他较为普通的为50/125及100/140。相对于双绞线，多模光纤能够支
10、持较长的传输距离，在10mbps及100mbps的以太网中，多模光纤最长可支持2000米的传输距离，而于1GpS千兆网中，多模光纤最高可支持550米的传输距离。业界一般认为当传输距离超过295尺，电磁干扰非常严重，或频宽需要超过350MHz，那便应考虑采用多模光纤代替双绞线作为传输载体。多模光纤产品选用指南1多模光纤的芯线标称直径规格为62.5m/125m.或50m/125m.。规格（芯数）有2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96芯等。线缆外护层材料有普通型；普通阻燃性；低烟无卤型；低烟无卤阻燃型。当用户对系统有保密要求，不允许信号往外发射时，或系统发射指标
11、不能满足规定时，应采用屏蔽铜芯对绞电缆和屏蔽配线设备，或采用光缆系统。 编辑本段多模光纤的应用潜力九十年代多模光纤在世界光纤市场一直占有稳定分额。九十年代中期以来世界多模光纤市场基本保持在78的光纤用量和1415的销售份额。北美比这一大致平均比例偏高。表4中世界多模光纤用量和销售额的比例分别为4和11，这是由于当年非零色散位移光纤猛增159，达到1260万公里，使其他品种比例下降，多模光纤实际用量仍保持相应水平。七十年代光纤进入实用化阶段是从多模光纤的局间中继开始的。二十多年以来，单模光纤新品种不断出现，光纤功能不断丰富和增强，性能价格比不断苛求，但多模光纤并没有被取代而是始终保持稳定的市场份
12、额，和其他品种同步发展。其原因是多模光纤的特性正好满足了网络用纤的要求。相对于长途干线，光纤网络的特点是：传输速率相对较低；传输距离相对较短；节点多、接头多、弯路多；连接器、耦合器用量大；规模小，单位光纤长度使用光源个数多。传输速率低和传输距离短正好可以利用多模光纤带宽特性和传输损耗不如单模光纤的特点。但单模光纤更便宜、性能比多模好，为什么网络中不用单模光纤呢？这是因为上述网络特点中弯路多损耗就大；节点多则光功率分路就频繁，这都要求光纤内部有足够的光功率传输。多模光纤比单模光纤芯径粗，数值孔径大，能从光源耦合更多的光功率。网络中连接器、耦合器用量大，单模光纤无源器件比多模光纤贵，而且相对精密、
13、允差小，操作不如多模器件方便可靠。单模光纤只能使用激光器（LD）作光源，其成本比多模光纤使用的发光二极管（LED）高很多。尤其是网络规模小，单位光纤长度使用光源个数多，干线中可能几百公里用一个光源，而十几公里甚至几公里的每个网络各有独立的光源。如果网络使用单模光纤配用激光器，网络总体造价会大幅度提高。目前，垂直腔面发射激光器（VCSEL）已商用，价格与LED接近，其圆形的光束断面和高的调制速率正好补偿了LED的缺点，使多模光纤在网络中应用更添生机。从上述分析不难看到，认为单模光纤带宽高、损耗小，在网络中使用可以“一次到位”的考虑是不全面的。康宁公司对网络中使用单模光纤和使用多模光纤的系统成本进
14、行了计算和比较，使用单模光纤的网络成本是多模光纤的4倍。使用62.5m和50m多模光纤的系统成本一样，区别在于不同种类的连接器。选用无金属箍插拔式连接器系统造价（多模系统B）比用金属箍旋接的连接器，如FC型（多模系统A）的成本可减少12。“62.5”的兴衰和“50”的崛起为适应网络通信的需要，七十年代末到八十年代初，各国大力开发大芯径大数值孔径多模光纤（又称数据光纤）。当时国际电工委员会推荐了四种不同芯包尺寸的渐变折射率多模光纤即A1a、A1b、A1c和A1d。它们的纤芯包层直径（m）数值孔径分别为501250.200、62.51250.275、851250.275和1001400.316。总
15、体来说，芯包尺寸大则制作成本高、抗弯性能差，而且传输模数量增多，带宽降低。100140m多模光纤除上述缺点外，其包层直径偏大，与测试仪器和连接器件不匹配，很快便不在数据传输中使用，只用于功率传输等特殊场合。85125m多模光纤也因类似原因被逐渐淘汰。1999年10月在日本京都召开的IECSC86AGW1专家组会议对多模光纤标准进行修改，2000年3月公布的修改草案中，85125m多模光纤已被取消。康宁公司1976年开发的50125m多模光纤和朗讯Bell实验室1983开发的62.5125m多模光纤有相同的外径和机械强度，但有不同的传输特性，一直在数据通信网络中“较量”。62.5m芯径多模光纤比50m芯径多模光纤芯径大、数值孔径高，能从LED光源耦合入更多的光功率，因此62.5125m多模光纤首先被美国采用为多家行业标准。如ATT的室内配线系统标准、美国电子工业协会（EIA）的局域网标准、美国国家标准研究所（ANSI）的100Mbs令牌网标准、IBM的计算机光纤数据通信标准等。50125m多模光纤主要在日本、德国作为数据通信标准使用，至今已有18年历史。但由于北美光纤用量大和美国光纤制造及应用技术的先导作用，包括我国在内的多数国家均将62.5125m多模光纤作为局域网传输介质和室内配线使用。自八十年代中期以来，62.5125
