1、光纤基本知识光通信发展简史2000多年前烽火台灯光、旗语1880年光电话无线光通信1970年光纤通信光纤通信发展史 1966年“光纤之父”高锟博士首次提出光纤通信的想法。1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。1970年康宁公司的卡普隆(Kapron)之作出损耗为20dB/km光纤。1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。为什么要使用光缆？为什么要使用光缆？传输安全不会产生：电磁脉冲 辐射 或任何可以探测到的能量抑制噪声光纤是绝缘体光纤是绝缘体 不受下列因素影响：电磁波 闪电 辐射噪声 相邻电缆体积小 光缆与铜导线相比 光缆：0.9厘米(12芯光纤)铜导线：2.5厘米
2、(900芯双绞线)重量轻 光缆比铜缆 12芯光缆 60公斤/公里 900芯双绞线铜缆 726公斤/公里高带宽 光纤带宽：无限 理论传输率：50,000,000,000 bps（500亿位/秒）长距离传输 很少或不需要中继器 传输性能好 长距离传输不会报废 扩充能力 无需更换光缆 系统可以升级光学性能或电性能故障检测容易 光缆很容易检测 光缆很容易隔离故障源 电 光缆安全光缆属于玻璃 不携带电流 不产生 热 火花 在爆炸危险场合十分理想缺点 人们认为光缆太新 人们对不知道的东西总有些担心 人们不熟悉技术 成本问题光 光是一种电磁能量 光以每秒30万公里的速度穿行 光在光缆中额定穿行速度为每秒20
3、万公里 人们以波长来描述光 可见光350nm750nm 光纤通信所用的波长 8001600nm光的基本知识n1n2n1 n2n1n2临界角临界角900临界角临界角n1n2全反射全反射入射角入射角=反射角反射角12产生全反射的两个条件：产生全反射的两个条件：一、光必须从折射率大的介质射入折射率小的介质；一、光必须从折射率大的介质射入折射率小的介质；二、入射角必须大于临界角。二、入射角必须大于临界角。光纤的结构纤芯纤芯包层包层保护套保护套多模光缆 62.5微米最为常用 典型距离为8公里 用于:闭路电视 广播 数据传输 带宽为50-500 MHz-km单模光缆 无限带宽 8 至 10 微米 典型距离
4、超过8公里 用于:长途通讯 长途电视信号传输 长途多路广播 长途数据传输 比电传输更便宜 外径一般为外径一般为125um(一根头发平均一根头发平均100um)内径：单模内径：单模9um 多模多模50/62.5um12595012562.5125光纤的尺寸光纤通信中常用单位的定义：dB=10 log10(Pout/Pin)Pout:输出功率;Pin:输入功率光纤的分类 按材料分类：玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低；塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低。多用于家电、音响，以及短距的图
5、像传输。典型的光缆典型的光缆玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳外壳常见规格：玻璃内芯常见规格：玻璃内芯50um缓变型缓变型MMF 62.5um缓变缓变/增强型增强型MMF 8.3um突变型突变型SMF 玻璃包层玻璃包层125um常用连接器类型SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack常用连接器类型FC TypeSC TypeSC2 TypeFDD Type散射损耗 由于下列原因，光信号会损耗:光缆中的分子不均匀 光缆的光学纯度不高吸收损耗 光缆中的杂质会吸收光的能量弯曲损耗 光缆内核与覆层之间的不均匀会引起如
6、图所示的损耗弯曲损耗 光纤的弯曲会造成损耗 光穿越叠层接合类型 耦合接合 2个连接器配对 溶化接合 以溶化处理方式接合 机械接合 使用机械工具接合施工要求 建筑与建筑群综合布线系统工程设计与验收规范（GB/T50311,GB/T50312）要求：“光缆的弯曲半径应至少为光缆外径的15倍”未清洁的连接头用手指“清洁”的连接头用衣服袖子“清洁”的连接头使用IDEAL清洁工具清洁后的连接头光纤分布式数字接口光纤分布式数字接口环形网特例环形网特例（FDDIFiber Distributed Data InterfaceFDDIFiber Distributed Data Interface）类似类似8
7、02.5802.5，一种典型的高速环行网络。，一种典型的高速环行网络。19821982年年1010月，美国国家标准化协会（月，美国国家标准化协会（ANSIANSI）成立）成立X397.5X397.5委员会制定委员会制定标准，标准，9393年为年为ISOISO采纳（采纳（ISO 9314ISO 9314系列）系列）为获得方便、高速、可靠的效果，为获得方便、高速、可靠的效果，FDDIFDDI借鉴借鉴802.5802.5标准，采用双环标准，采用双环光纤构建。光纤构建。FDDI外环内环光纤集中器结点FDDIFDDI具有高速的特征：具有高速的特征：传输媒体：传输媒体：多模光纤多模光纤或单模光纤（数字信道
8、）；或单模光纤（数字信道）；传输编码：传输编码：4b/5b+NRZI4b/5b+NRZI（交替不归（交替不归0 0）编码中携带同步信号；编码中携带同步信号；降低组建网络的成本；降低组建网络的成本；传输速率：传输速率：100Mbps100Mbps传输距离：单段小于传输距离：单段小于2km2km（多模）（多模）或或100km100km（单模）（单模）环路长度：小于环路长度：小于200km200km；附接站点数：小于附接站点数：小于10001000个个用用5 5位位(5b)(5b)的符号表示的符号表示4 4位位(4b)(4b)的信息的信息(数据数据)采用不归采用不归0 0交替编码交替编码(NRZI)
9、(NRZI)表示这表示这5 5位符号。位符号。要求每个符号中至少应有要求每个符号中至少应有2 2个以上的个以上的“1”1”比特比特 （跃变）出现，（跃变）出现，例：例：0010-010010010-01001，0110-01110 0110-01110，1100-110101100-11010 1000-10010,0000-11110 1000-10010,0000-11110 信息输入信息输入 01000100 （高位在先）（高位在先）4b/5b4b/5b1001010010NRZINRZI发往信道发往信道 1 0 0 1 01 0 0 1 0码转换码转换通信编码通信编码 4b/5b4b/5b编码编码光纤应用，降低成本光纤应用，降低成本
