光纤知识总结-编程知识

1光纤概念：

光导纤维（英语：Optical fiber），简称光纤，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，利用光在这些纤维中以全内反射原理传输的光传导工具。

微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常光纤的一端的发射设备使用发光二极管或一束激光将光脉冲发送至光纤中，光纤的另一端的接收设备使用光敏组件检测脉冲。包含光纤的线缆称为光缆。

由于信息在光导纤维的传输损失比电在电线传导的损耗低得多，更因为主要生产原料是硅，蕴藏量极大，较易开采，所以价格很便宜，促使光纤被用作长距离的信息传递介质。

光纤的主要用途，是通信。目前通信用的光纤，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) 。

光纤通信系统，就是利用光纤来传输携带信息的光波，以达到通信的目的。

2光纤的工作原理：

光纤的工作原理是：光的全反射。

光纤的色散：

色散的原因：

在光纤中，光信号是由很多不同的成分组成的，由于信号的各频率成分或各模式成分的传播速度不同，经过光纤传输一段距离后，不同成分之间出现时延差，引起传输信号波形失真，脉冲展宽，这种现象称为光纤色散。
色散的影响：

光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变和展宽，从而产生码间干扰。为了保证通信质量，必须增大码间间隔，即降低信号的传输速率，这就限制了光纤系统的通信容量和传输距离。
色散的分类：

按照色散产生的原因，光纤色散可分为模式色散，材料色散、波导色散和极化色散。

光纤的损耗：

光纤的损耗是指：光信号经光纤传输后，由于吸收、散射等原因引起光功率的减小。

吸收损耗
- 本征吸收：光纤材料本身所固有的吸收作用。
- 杂志吸收：光纤中杂质对光的吸收作用。
散射损耗。线性散射；非线性散射；结构不完善散射。
其他衰耗：微弯曲衰耗等。光纤是柔软的，可以弯曲，可是弯曲到一定程度后，光纤虽然可以导光，但会使光的传输途径改变。由传输模转换为辐射模，使一部分光能渗透到包层中或穿过包层成为辐射模向外泄漏损失掉，从而产生损耗。当弯曲半径大于5～10cm时，由弯曲造成的损耗可以忽略。

3光纤通信的优点：

通信容量巨大。从理论上讲，一根光纤可以同时传输100亿个话路，目前同时传输50万个话路的试验已经成功，比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。
中继距离长。光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、前向纠错与RZ编码调制技术等，可使其中继距离达数千公里以上，而传统电缆只能传送1.5km，微波50km，根本无法与之相比拟。
保密性好
适应能力强。具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。

因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。
体积小、重量轻
原材料来源丰富、价格低廉

Part2光纤的种类

4按传输模式分类：

多模光纤：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。
单模光纤：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。

单模光纤和多模光纤对比：

对比	多模	单模
光纤成本	昂贵	不太昂贵
传输设备	基本的、成本低	更昂贵（激光二极管）
衰减	高	低
传输波长	850nm到1300nm	1260nm到1650nm
使用	芯径更大，易于处理	连接更复杂
距离	本地网络（<2km）	接入网/中等距离/长距离网络（>200km）
带宽	有限的带宽	几乎无限带宽
结论	光纤更昂贵，单是网络开通相对不昂贵	提供更高的性能，但是建立网络昂贵

多模光纤和单模光纤的应用

单模光纤和多模光纤都有各自相应的等级，等级越高，那么传输距离就更长，传输的容量也更大，相应的，就能应用于需要更高技术的环境下。比如等级比较低的用在普通室内布线，等级比较高的应用在大型数据中心这些需要高保障的地方。

多模光纤的等级主要有OM1、OM2、OM3、OM4、OM5。其中，OM1/2广泛用于建筑物室内布线，支持最大值为1GB的以太网路传输；OM3/4/5通常用于在数据中心的布线环境，支持10G甚至是40/100G高速以太网路的传输。

根据光纤线缆的外皮颜色，我们可以大概的判断出单模光纤和多模光纤，一般大多数单模光纤的外皮颜色是黄色，多模光纤的外皮颜色是橙色，但这只是大多数，并不是绝对的，也有可能是其它的颜色，比如多模光纤的各个等级，它的外皮颜色并不都是橙色，OM1和OM2的外皮是橙色，OM3和OM4的外皮多是水蓝色，新型OM5的外皮颜色多为石灰绿色。

单模光纤的等级主要有G.652、G.653……G657系列，应用的环境基本都是海底或地面的长距离布线场景。

根据国际电信联盟ITU-T建议，通信光纤分为G.651-G.657七大类，其中G.651为多模光纤，G.652至G.657为单模光纤。

ITU标准	光纤类型	名称	适用场合
G.651	多模	多模光纤	适合光波波长为850nm/1310nm短距离传送（以太网，局域网）
G.652	单模	色散非位移单模光纤	适合光波波长为1310nm-1550nm（接入网），常规单模光纤。适用光纤到户、长途、城域网。
G.653	单模	色散位移光纤	适合光波波长为1550nm长距离传送（主干网，海底光缆），很快退出历史舞台。
G.654	单模	截止波长位移光纤	适合光波波长为1550nm长距离传送（海底光缆，不支持DWDM），5G承载网
G.655	单模	非零色散位移光纤	适合光波波长为1550nm长距离传送（主干网，海底光缆，支持DWDM），后期或仅用于长途线路的维护
G.656	单模	低斜率非零色散位移光纤	非零色散位移光纤的一种，对于色散的速度有严格的要求，确保了DWDM系统中更大波长范围内的传输性能。量产可能性低。
G.657	单模	耐弯光纤	根据FTTx技术的需求及组装应用而生的新产品。G.657光纤是为了实现光纤到户的目标，在G.652光纤的基础上开发的最新的一个光纤品种。更适用于实现FTTH的信息传送、适合安装在室内或大楼等狭窄的场所。

5光纤跳线（Optical Fiber Patch Cord/Cable)：

又叫光纤连接器，两端都有连接头。光跳线由一根或数根一定长度的光纤和光连接器构成，光跳线用来做从设备到光纤布线链路的跳接线，一般用于连接光端机和终端盒。

单模光纤(Single-modeFiber)：一般光纤跳线用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。单模光缆的连接距离可达10公里。
多模光纤(Multi-modeFiber)：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。多模光缆的连接距离要短的多，是300米或500米（主要看激光的不同，产生短波长激光的光源一般有两种，一种是62.5的，一种是50的）

多模光纤通常在建筑物内或公司园区内具有成本效益，而单模光纤则更适合长距离运行。单模光纤可以传输更远的距离，但是通常需要更昂贵的设备。对于长度不超过几百米的安装，多模式是经济有效的。

光纤常见接口类型：

光纤连接器按连接头的结构形式可分为：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT-R等类型，常用的为FC、SC、ST和LC。

FC接口：全名叫Ferrule Connector，最早应用于存储局域网络。外壳材质为金属，接口处有螺纹，和光模块连接时可以固定的很好。

图：FC接口类型示例

ST接口：(Stab & Twisst)材质为金属，接口处为卡扣式，常用于光纤配线架

图：ST接口类型示例

SC接口：（Square Connector）,材质为塑料，推拉式连接，接口可以卡在光模块上，常用于交换机.

“SC”接头是标准方型接头，采用工程塑料，具有耐高温，不容易氧化优点。传输设备侧光接口一般用SC接头

图：SC接口示例
LC接口：（Lucent Connector）材质为塑料，用于连接SFP光模块，接口可以卡在光模块上

“LC”接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些。“FC”接头是金属接头，一般在ODF侧采用，金属接头的可插拔次数比塑料要多。在表示尾纤接头的标注中，常能见到“FC/PC”，“SC/PC”等。

图：LC接口示例

6光纤尾纤(the tail fiber)：

又叫尾线、猪尾线，一端是连接头，另一端是光缆纤芯的断头。主要用于连接光缆与光纤收发器（之间还用到耦合器、跳线等）。一般出现在光纤终端盒内，通过熔接方式与其他光缆纤芯相连，可简化电缆系统的安装和维护工作。

尾纤的分类：

同光纤跳线一样，尾纤也分为单模尾纤和多模尾纤。它们两者在色彩、波长以及传输间隔方面有必定的差异。一般来说，多模尾纤为橙色，作业波长为850nm，传输间隔在500m左右；单模尾纤色彩为黄色，作业波长为1310m或1550m，它可以传输的间隔较长，为10—40km左右。别的，依据光纤芯数的不同，尾纤又可以分为单芯尾纤、4芯尾纤、6芯尾纤、8芯尾纤、12芯尾纤、24芯尾纤等。

尾纤的作用：

尾纤最首要的一个效果就是衔接。光纤和尾纤衔接，把光缆中的裸纤和光纤尾纤熔合在一起变成一个全体，而尾纤则有一个独自的光纤头，经过与光纤收发器相连，将光纤和双绞线衔接，接到信息插座。在光纤的熔接过程中，常用到以下首要东西：光端盒、光纤收发器、尾纤、耦合器、专用剥线钳、光纤切割刀等。传输体系常用的尾纤有SC/PC、FC/PC、LC/PC、E2000/APC、ST/PC等五种接口。