態路小課堂丨光纖基礎知識

光纖通訊系統，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波，以達到通訊的目的。

光纖通訊的特色
l 傳輸頻帶寬，通訊容量大；
l 傳輸衰減少，傳輸距離遠；
l 抗電磁干擾，保密性能好；
l 適應能力強；
l 耐腐蝕；
l 體積小、重量輕，便於運輸和敷設；
l 原材料來源豐富、價格低廉。
缺點
l 光纖彎曲半徑不宜太小；
l 光纖的切斷和鏈接操做技術要求較高；
l 分路、耦合操做繁。
光纖通訊—光纖
光纖是光導纖維（OPTIC FIBER）的簡寫，是一種由玻璃或塑料製成的纖維，可做爲光傳導工具。
目前通訊用的光纖，基本上是石英系光纖，其主要成分是高純度石英玻璃，即二氧化硅(SiO2) 。
光纖結構
光纖裸纖通常分爲三層:纖芯、包層、塗覆層。


全反射原理：
若使光束從光密媒質射向光疏媒質時，則折射角大於入射角。

光波在光纖中實現全反射的條件是：
光纖纖芯的折射率大於光纖包層的折射率（n1 >n2）；
進入光纖的光線向纖芯-包層界面入射時，入射角應該大於臨界角。

 光纖就是利用這種全反射來傳輸光信號的。
光纖分類
 按光纖的材料分：石英光纖、複合光纖、塑料光纖等。
按光纖剖面折射率分佈分：
階躍（SI）型光纖：在纖芯與包層區域內，折射率的分佈分別是均勻的，分別爲n1和n2，在纖芯與包層的邊界處，其折射率的變化是階躍的（n2<n1）。帶寬較窄，適用於小容量短距離通訊。


漸變（GI）型光纖：光纖軸心處的折射率最大(n1)，但隨橫截面徑向的增長而逐漸減少，到纖芯與包層的邊界處，正好降到與包層區域的折射率n2。帶寬較寬，適中距離通訊使用。

 按傳輸的模式分：
多模光纖（MMF,multimode fiber）：可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，並且隨距離的增長會更加嚴重，因此在短距離通訊領域中更受重視。
單模光纖（SMF,single-mode fiber）：只能傳一種模式的光，所以其模間色散很小，目前在有線電視和光通訊中應用最爲普遍。

按ITU-T建議分：G.651（漸變型多模塊光纖）、G.652（普通單模光纖）、G.653（色散位移光纖）、G.654（1550nm性能最佳光纖）、G.655光纖（非零色散位移光纖）。

光纖傳輸特性
產生信號畸變的主要緣由是光纖中存在色散，影響光纖傳輸距離的主要緣由是損耗。損耗和色散是光纖最重要的傳輸特性。
光纖損耗
光纖損耗所謂損耗是指光纖每單位長度上的衰減，單位爲dB/km。光纖損耗的高低直接影響傳輸距離或中繼站間隔距離的遠近，主要包括如下幾種：

光纖損耗圖：

光纖色散（Dispersion）
信號在光纖中是由不一樣頻率成分和不一樣模式成分攜帶的，於是速度不一樣，通過光纖傳輸一段距離後，不一樣成分之間出現時延差，引發傳輸信號波形失真，脈衝展寬，從而產生碼間干擾。主要包括如下幾種：
模式色散：在多模光纖中，各個模式走不一樣的路徑，高階模走的路程長，低階模走的路程短，所以到達光纖終端的時間前後不一樣，形成脈衝展寬。限於多模光纖（因爲信號不是單一模式）。

材料色散：(多模和單模光纖均有)因同一模式內不一樣波長的光波的傳播速度不一樣，從而產生脈衝展寬，引發材料色散。

波導色散：通常限於單模光纖（因爲信號不是單一頻率）
若是信號是模擬調製，色散限制帶寬（Bandwith）；
若是信號是數字脈衝，色散產生脈衝展寬（Pulse Brodaening）。
單模光纖在1310nm附近色散爲0，色散位移光纖便是將1色散波長從1310nm移到1550nm。
光波劃分