光纤基础常识

一、光及其特性：

1.光是一种电磁波，可见光部分波长范围是：390~760nm(毫微米)。

大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。

光纤中应用的是：850，1300，1550三种。

2.光的折射，反射和全反射。

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。

当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。

不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。

光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

二、光纤结构及种类：

1.光纤结构：光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。

2.数值孔径：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。

3.光纤的种类：

A.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：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），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：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），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，但其色度色散起主要作用，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。

B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。

色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。

渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

4.常用光纤规格：

单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm 

多模：50/125μm，

欧洲标准：62.5/125μm，

美国标准工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm 

塑料：98/1000μm，用于汽车控制

三、光纤制造与衰减：

1.光纤制造：现在光纤制造方法主要有：管内CVD（化学汽相沉积）法，棒内CVD法，PCVD（等离子体化学汽相沉积）法和VAD（轴向汽相沉积）法。

2.光纤的衰减：造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。

本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。

挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。

不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8μm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。

四、光纤的优点：

1.光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。

2.无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。

3.不受电磁场和电磁辐射的影响。

4.重量轻，体积小。例如：通2万1千话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量8吨/KM。而通讯量为其十倍的光缆，直径为0.5英寸，重量450P/KM。

5.光纤通讯不带电，使用安全可用于易燃，易暴场所。

6.使用环境温度范围宽。

7.化学腐蚀，使用寿命长。

1、 光模块：常见两种，GBIC（较大，占单板空间较大，不方便端口密集部署，早期较多使用），SFP（小巧，方便插拨，便于端口密集部署，目前使用普遍）如下图：

 GBIC                    

SFP

2、光纤接口类型：常见两种，SC（大方头，常用于局方ODF侧），LC（小方头，常用于设备侧）如下图：

 大方头                           

小方头

其它的接口类型如下图： 

3、光跳纤：指由于组网的需要，尾纤的两头需要不同的接头时就需要跳纤。常见的有LC/SC。如下图：

4、 单模光纤和多模光纤及对应光接口：单模光纤通常用于长距离传输，多模光纤用于短距离传输。多模光口的中心波长850nm，单模光口的中心波长通常有两种，1310nm（用于中距长距传输）和1550nm（用于长距超长距传输）

5、 工程中的注意事项：未使用的光接口要关闭发射端，处于shutdown状态。单模口近距离尾纤互连，要添加衰减量和接口类型都合适的光衰，否则会烧坏接口。光衰如下图：

整个光路上的任何部分光纤转弯半径不能小于4cm，否则会使用光信号衰减严重甚至无法导通。未连接到光口的尾纤接头一定要安装保护帽，防止灰尘附着，下次使用时光路不通。正常工作接收光功率小于过载光功率3－5dBm，大于接收灵敏度3－5dBm。法兰盘引入的光功率衰减：每个接插件衰减应该小于0.3dBm。

光纤距离引入的光功率衰减：每公里光纤衰减应该小于0.8dBm。单模口互连使用单模光纤，多模口互连使用多模光纤。无论是路由设备之间还是路由设备与传输设备之间，都要求直连口中心波长一致，不能一端是1310nm、另一端是1550nm。

6、工程中的光路打环测试：一个光模块有两个接口，使用一对尾纤。Tx（发送口），Rx（接收口）设备侧端口只要能够收到对端发过来的光，端口指示灯就会正常点亮，而不管对端是否收到自己的发光。所以工程中为定位点到点间的导通故障常使用“打环”测试法。案例：设备A的G1/0/0光口使用一对尾纤连接到局方ODF架，ODF架再使用一对尾纤和设备B的G1/0/0光口相连。尾纤都连接完成后发现两端光口指示灯都不亮。

排除故障的思路如下：

1) 使用光功率计测试A设备发送口连接尾纤的发光功率，如果没有发光，检查设备接口是否开启，开启后仍没有发光，找一个正常使用的光模块和尾纤再测试，排除光模块和尾纤损坏。如果发光正常，在ODF侧打环（使用法兰模块直接对接A设备的发送口尾纤和接收口尾纤）如果A设备的G1/0/0端口指示灯不亮有可能是接收端口的尾纤有问题，将发送口和接收口的尾纤互换再测试，如果没有发光证明接收口尾纤损坏，更换再测试。打环测试A设备G1/0/0端口指示灯亮起，证明A设备的G1/0/0接口的收发都正常。

2) 有同样的方法测试B设备的G1/0/0接口的收发是否正常。B设备的G1/0/0接口收发都正常后，再通过ODF将两设备的一对纤连接起来，如果两设备指示灯都不亮，有可能是两设备的收发对应错误，将ODF侧一对纤互换一下，如果两设备端口指示灯都亮起证明连接成功。

3) 注意：如果A设备打环收发正常，B设备打环收发也正常，但是通过ODF相连后两设备端口都不亮，此时要检查两设备端口的双工状态是否匹配，最好将设备的双工状态都手动设置成全双工。

光纤光缆主要应用在网络的主干/长距离部分,随着光纤在网络/综合布线系统中应有得越来越广泛，相信不久的将来，光纤成本越来越低，它会进入到我们的桌面电脑中来；另一方面，主干万兆光纤的也越来越成熟。