光纤物理

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光纤物理篇一：光纤知识汇总

光纤基础知识汇总

关键词：

光纤--光导纤维（OF：Optical Fiber，或简称Fiber）

纤芯直径—描述格式50/125μ，50/125μ红色部份指光纤内径，50/125μ红色部份指光纤外径。

多模光纤--中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），内芯径固定，可传多种模式的光。 单模光纤--中心玻璃芯较细（芯径一般为8~10μm），内芯径根据厂家和规格略有差异。 光纤通讯波长—常见波长为850nm（多模常用）、1310nm（多模、单模均可）、1550nm（单模常用）（人肉眼可见光波长为400到700nm之间，但在多模光纤中所用的850nm波长的激光束会含有部份红色光谱，因此可见；而单模光纤采用1310nm和1550nm的波长通讯，所以就不要尝试看单模光纤中的光了，你不是神，看不到的）

1. 光纤的类型

项目中常见光纤订货类型：OM1 OM2 OM3 OS1 OS2

OM1 普通多模光纤，62.5/125μ，传输距离≈300M（千兆），传输距离≈100M(万兆) OM2 普通多模光纤，50/125μ，传输距离≈550M(注：OM2可以传输万兆，距离远小于OM3光纤，≈80M)

OM3 万兆多模光纤，50/125μ，传输距离≈300M（万兆），传输距离≈1000M(千兆) OM4 万兆多模光纤，50/125μ,传输距离≈550M（万兆）

OS1/OS2 单模光纤(均为G.652光纤，OS1满足G.652的A、B参数，OS2满足G.652的C、D参数)，8-10/125μ,传输距离根距传输速度不同可达到10KM~60KM

? 短距离千兆传输推荐OM2光纤；由于纤芯差别，信号从OM1光纤传入OM2光纤时会产生衰减，因此不建议OM1、OM2光纤混合安装。

? 短距离万兆传输推荐OM3光纤；OM3光纤向下兼容OM2光纤。

? 300米-500米距离的万兆传输推荐采用OM4光纤，OM4光纤向下兼容OM3、OM2光纤。

光缆的类型

我们说的光纤一般指1对，即2根光纤芯（请大家养成习惯，以免不同的讲法造成误解）。而我们在项目中常用的光缆则指大于等于2芯的光纤线缆，常见的光缆有2芯、4芯、6芯、8芯、12芯；一般大于12芯的光缆需要定做，价格也相对较贵，所以在需要放大于12芯光缆的地方我们会用2根多芯光缆实现，而不会去定做指定芯数光缆。

另外，在不同的环境下铺设光缆，选择也会有所不同。常用的光缆分为室内光缆和室外光缆，室内光缆外皮相对较薄，抗破坏能力低主要使用于室内环境较好的地方，室外光缆相对外皮较厚且有保护层，适合在室外或环境较差的地方进行铺设。

光纤线路中的组件

项目中常见光纤线路组件包括：光缆、光配架、光纤跳线、光纤尾纤

光缆 即组成光纤线路的最基本线缆。

光配架 ODF，类似网线配架，用于光纤通信系统中局端主干光缆的成端和分配，可方便地实现光纤线路的连接、分配和调度。一般由配架、耦合器面板、光纤耦合器和空白面板组成。由于厂商不同，可能很多厂商会将耦合器面板和光纤耦合器做合在一起销售。

光纤跳线用来做从设备到光纤布线链路的跳接线，一般常见的光跳线可以颜色来区分单模和多模，橙色一般为多模光纤、黄色为单模光纤，存储光纤为淡蓝色（并非绝对，以实际情况为准）。跳线接口类型见下章。

光纤尾纤

用于连接光纤和光纤耦合器的一个类似一半跳线的接头，它包括一个跳线

接头和一段光纤。光纤尾纤只有一头是活动接头，跳线两头都是活动接头，1根跳线可以一分为二当作4根尾纤使用。（注，与光纤不同，光纤尾纤是指1根）

2. 光纤的接口类型

项目中常见光纤的接口类型：LCSCSTMTRJFC

LC方型直插卡接式

SC 方型直插卡接式

ST 圆型旋转卡接式

MTRJ方型双纤收发一体卡接式

FC圆型旋转螺纹式

LC 方型直插卡接式 现在最常用的光纤接口类型，常见于各种交换机、服务器等网络设备的光纤接口，一般成对使用，一收一发；在某些高密度光纤配线架上也会采用该接口，以加大单位密度的光纤数量。

SC 方型直插卡接式08年以前常用的光纤接口类型，常见于各种交换机、服务器等网络设备的光纤接口，一般成对使用，一收一发；现在网络设备上基本已不常见，被LC型接口所替代，但在光纤配线架上仍大量使用。

ST 圆型旋转卡接式基本用于光纤配线架或电信等运营商的进线配线架上，设备上未使用该接口，一般成对使用，一收一发；由于外型不算好看，但连接可靠，常用于配置在人员不易去的场所，减少光纤接口松落导致的维护量。

MTRJ方型双纤收发一体卡接式用于个别网络设备上（现已少见），配线架上不常见，典型设备如CISCO的2950S 和华为8850上。

FC圆型旋转螺纹式 基本用于光纤配线架或电信等运营商的进线配线架上，设备上未使用该接口，一般成对使用，一收一发；与ST型接口类似，且更加少见。

? 以上接口类型在单模和多模光纤链路中均有使用。

? 除上述接口外，还有PC、APC等接口，但非常罕见。

3. 光纤通讯设备

项目中常见的光纤通讯设备包括光纤模块、光电转换器、光纤通道卡、光纤网卡

光纤模块

SFP小型封装GBIC模块 GBIC光纤模块

SFP、GBIC模块常用于交换机、路由器、防火墙、服务器等网络设备上，SFP又称为MINI GBIC是现在最常用的光纤模块，而GBIC模块已基本被淘汰，在老设备上常见。光纤模块使用的波长不同，常见的分为多模光模块和单模光模块，单模模块根据通讯距离不同，也分为LH长距离和ZX超长距离（以CISCO为例）。

光电转换器

光电转换器

光电转换器也是一种常见的光纤线路传输设备，一般在光纤二端没有带光接口的网络设备的情况下，将光纤线路在二端转换成电口（即RJ-45）再接入二端的设备，以实现光线路的数据传输。光电转换器一般拥有1个光口和1个电口，光口根据接入光纤的不同也分为单模和多模，电口同样按速度分为千兆和百兆；光电转换器的电口一般为固化，光口有固化和插槽二种。

光纤通道卡（HBA卡）

光纤物理篇二：光纤光学总结

说明：重点放在了二三四章以及第五章前面部分，别的则比较缩略。

第一章

1.光纤通信优点

宽带宽，低损耗，保密性好，易铺设

2.光纤

介质圆柱光波导，充分约束光波的横向传输（横向没有辐射泄漏），纵向实现长距离传输。 基本结构：纤芯、包层、套塑层

光波导：约束光波传输的媒介

导波光：受到约束的光波

光波导三要素：

“芯 / 包”结构

凸形折射率分布，n1>n2

(来自:WWw.HnnscY.com 博文 学习 网:光纤物理)

低传输损耗

3.光纤分类

通信用 和非通信用

4. 单模光纤：只允许一个模式传输的光纤；

多模光纤：光纤中允许两个或更多的模式传播。

5. 如何改善光纤的传输特性：减少OH- ，降低损耗；改变芯经和结构参数，色散位移；改变折射率分布，降低非线性

6.光纤制备工艺

预制棒：MCVD OVD VAD PCVD

之后为光纤拉丝，套塑，成缆工艺。

第二章

1.理论根基

2.

2. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点：

①无传导电流；

②无自由电荷；

③线性各向同性

3. 边界条件：在两种介质交界面上电磁场矢量的E(x,y)和H(x,y)切向分量要连续,D与B的法向分量连续：

4.由程函方程推得射线方程，再推得光线总是向折射率高的区域弯曲。

5. 光纤波导光波传输特征：

在纵向（轴向）以“行波”形式存在，横向以“驻波”形式存在。场分布沿轴向只有相位变化，没有幅度变化。

6.模式

求解波导场方程可得本征解及相应的本征值。通常将本征解定义为“模式”. 每一个模式对应于沿光波导轴向传播的一种电磁波；每一个模式对应于某一本征值并满足全部边界条件; 模式具有确定的相速群速和横场分布.模式是波导结构的固有电磁共振属性的表征。给定的波导中能够存在的模式及其性质是已确定了的,外界激励源只能激励起光波导中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。(χ和β及边界条件均由光纤本身决定，与外界激励源无关)

横模

光波在传输过程中，在光束横截面上将形成具有各种不同形式的稳定分布，这种具有稳定光强分布的电磁波，称为横模。横模（表现在光斑形状）的分布是和光波传输区域的横向（xy面）结构相关的；

相长干涉 条件：2 nL＝Kλ

纵模是与激光腔长度相关的，所以叫做“纵模”，纵模是指频率而言的。

根据场的纵向分量Ez和Hz的存在与否,可将模式命名为:

(1)横电磁模(TEM): Ez＝Hz＝0;

(2)横电模(TE): Ez＝0, Hz≠0;

(3)横磁模(TM): Ez≠0, Hz＝0;

(4)混杂模(HE或EH):Ez≠0, Hz≠0。

光纤中存在的模式多数为HE(EH)模,有时也出现TE(TM)模。

7.纵向传播常数

物理意义：z方向单位长度位相变化率; 波矢量k的z-分量

b实际上是等相位面沿z轴的变化率；

b数值分立，对应一组导模；

不同的导模对应于同一个b数值，我们称这些导模是简并的；

8.归一化频率

给定光纤中,允许存在的导模由其结构参数所限定。光纤的结构参数可由其归一化频率V表征: V值越大，允许存在的导模数就越多。

9. 横向传播常数（U、W）

U —— 导模在芯区中的驻波场的横向振荡频率

W —— 导模在包层中消逝场的衰减速度，W越大，衰减越快， 截止条件：W?0场在包层中不衰减，导模转化为辐射模，

导模截止

场在包层中不存在，导模被约束在纤

芯中，约束最强，远离截止远离截止条件：W??

10.相速度，群速度

11群延时与色散

群延时：光脉冲行经单位长度距离所需时间。

色散：不同模式之间会产生不同的群延时，这种群延时引起的脉冲展宽

第三章

1. 子午平面：与纤轴相交且与纤壁垂直的平面。

子午光线：在子午平面上传输的光线。

偏斜光线：与纤轴既不相交又不限于单一平面之内的光线。

2.

,即反映光纤接收光的能力，NA越大，光纤收集光的能力增大，增加了光源与光纤的耦合效率。应注意，光纤的数值孔径只决定于光纤的折射率，而与光纤的几何尺寸无关，这一点和普通的光学系统有所不同。

3. 相对折射率差:

4. 光纤的通信容量正比于光纤的传输带宽，或单位长度光纤光脉冲展宽的倒数。

5. 结论1: 多模阶跃光纤通信容量并不高!

结论2:多模阶跃光纤不适合于传输图像!（不聚焦） 222??(n1?n2)/2n1

若考虑偏斜光线的传播，光纤的传输带宽比仅考虑子午光线时要小

6. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点：

①无传导电流；

②无自由电荷；

③线性各向同性。

7.光纤模式分类

8. TE0m模与TMom在临近截止与远离截止时具有相同的本征值，即两种模式处于简并态; 在截止与远离截止之间其本征值并不相同，称为简并击破。

9.模式的截止与远离截止:

临近截止: W=0 , 场在包层中不衰减

远离截止: W→∞, 场在包层中不存在

10.色散曲线

结构参数给定的光纤中,模式分布是固定的。可根据本征值方程式利用数值计算得到各导模传播常数β与光纤归一化频率V值的关系曲线,称之为色散曲线。因此,本征值方程又叫色散方程。

11.弱导光纤

弱导光纤：n1?n2,k0n1?k0n2,亦即：k0n1?k0n2??

光线与纤轴的夹角小；芯区对光场的限制较弱；

消逝场在包层中延伸较远。

弱导光纤场的特点：

HEι+1,m模式与EHι-1,m色散曲线相近；

场的横向分量线偏振，且远大于纵向分量；

可以在直角坐标系中讨论问题

可以得到简化的本征解与本征值方程

LP模的简并：

当ι>0时，每一个LPιm模式有四重简并：

径向两种模式：沿x或y方向偏振；

角向两种变化：cosιf 或 sinιf

当ι=0时，LP0m模式只有两重简并，即只有径向变化，没有角向变化。

LP模偏振态：

LPιm模的简并态是以光纤的弱导近似为前提的；

实际上,n1和n2不可能相等,因此HEι+1,m模与EHι-1,m模的传播常数β不可能绝对相等,即两者的相速并不完全相同；

随着电磁波的向前传播,场将沿z轴作线偏振波－椭圆偏振波－园偏振波－椭园偏振波－线偏振波的周期性变化；

LP01是光纤基模。

模式的截止与远离截止:

远离截止: W→∞, 场在包层中不存在

临近截止: W=0 , 场在包层中不衰减

导模远离截止:导模功率几乎全部集中在纤芯中传输。

导模邻近截止:对于低阶模，导模功率几乎全部在包层之中传输；

对于高阶模(ι＞1)，仍有相当大一部分功率在纤芯中传输。

2m+L相同则纵向传播常数也相同。模式的出射角与主模标号成正比,并与模式群序号p 一一对应,高阶模出射角大,低阶模出射角小

第四章

光纤物理篇三：小区宽带与光纤物理网流程

小区宽带与光纤物理网流程

1、接收设计图纸。

2、打印图纸交施工队。

3、根据施工队提供的资料做吊牌、喷字。

4、打标签。

5、录资源录入资料。

6、画竣工图。

7、提交资源录入资料。

8、做交维资料。

9、打印交维资料与验收资料。