【盘点】你必须知道的光纤基础知识

2017年10月09日     来源:网络

[导读]光纤按传输模式来划分单模光纤(Single-mode)和多模光纤(Multi-mode)。

  一、光纤的分类

  光纤按传输模式来划分单模光纤(Single-mode)和多模光纤(Multi-mode),如下图所示。

  单模光纤:单条光路径,只传输一种模式的光(即只传输从某特定角度射入光纤的一束光),由于完全避免了模式色散,使得单模光纤的传输频带很宽,因而适用于大容量、长距离的传输系统, 以发光二极管或激光器为光源,采用1310nm和1550nm两个波段。

  多模光纤:多条光路径,可同时在一根光纤中传输多种模式的光,由于色散和相差,其传输性能较差、频带较窄、容量小、距离也较短,以激光器为光源,采用850nm和1300nm两个波段。

 

 (图片来源:全景网)

  1.光纤的规格(常用)

  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。

  (注:光纤内直径/光纤外直径)

  2.光纤的损耗

  二、传输技术相关名词解释

  1.数字差分复用

  指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲,同时在同一个通道上传输多个数字化数据、语音和视频信号。

  2.波分复用技术

  波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器,Multiplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术; 在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,Demultiplexer)将各种波长的光载波分离,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。

  3.CWDM(粗波分复用)和DWDM(密集波分复用)

  通信系统的设计不同,每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同,WDM可以细分为CWDM(粗波分复用)和DWDM(密集波分复用)。

  CWDM:波长间隔≥20nm,通常采用1470~1610nm的八个波段(每间隔20nm一个)。

  DWDM:波长间隔<10nm,窗口也在1550nm附近,光器件较贵,光端机不常用。

  CWDM和DWDM的区别主要有二点:一是CWDM载波通道间距较宽,因此,同一根光纤上能复用到10个左右波长的光波,而DWDM能复用10个以上波长的光波;二是CWDM调制激光采用非冷却激光,而DWDM采用的是冷却激光。冷却激光采用温度调谐,非冷却激光采用电子调谐。由于在一个很宽的波长区段内温度分布很不均匀,因此温度调谐实现起来难度很大,成本也很高。CWDM避开了这一难点,因而大幅降低了成本,整个CWDM系统成本只有DWDM的30%。

  4.中继

  光纤传输也是存在损耗的,所以传输的信号功率会逐渐衰减,衰减到一定程度时将造成信号失真,因此会导致接收错误。光端机的最大传输距离约120km,在超过这个距离的时候我们通过中继来完成。目前,中继分三种:1、模拟中继 2、数字中继 3、光中继:

  1)模拟中继:将远处传来的经过衰减的光信号转换成模拟载波信号,经处理后再转换成光信号利用新的光波发走。问题:模拟中继的过程本身会导致信号的衰减和失真,难以保证信号质量,无法多次中继。

  2)数字中继:将远处传来的经过衰减的光信号转换成数字电信号,再转换成光信号利用新的光波发走。由于数字信号能够纠错和再生,不会因发生多次转换发生信号衰减和失真,可以保证信号传输质量,可无限次中继。

  3)光中继 :将远处传来的经过衰减的光信号直接放大后继续前传。这是最简单的方式,信号不需要经过任何方式的转换,但光放大器非常昂贵,很难采用。

  三、接口相关知识

  1.BNC接口

  BNC接口是指同轴电缆接口,BNC接口用于75欧同轴电缆连接用,提供收(RX)、发(TX)两个通道,它用于非平衡信号的连接。

  2.光纤接口

  光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、FC等几种类型,它们由日本NTT公司开发。FC是Ferrule Connector的缩写,其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F,SC接口通常用于100Base-FX。

  3.RJ-45接口

  RJ-45接口是以太网最为常用的接口,RJ-45是一个常用名称,指的是由IEC(60)603-7标准化,使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。

  四、光端机基础知识

  1.什么是光端机

  光端机是光纤通信中采用的一种设备,实质上就是一个电信号到光信号、光信号到电信号的转换器。光端机可分为发射光端机、接受光端机和收发光端机。

  2.模拟光端机

  在发射端,就是将要传输的信号进行幅度或频率调制然后将调制好的电信号转化成光信号,通过光纤传输出去。在接收端,将光信号还原成电信号,再把信号进行解调,还原出图像、语音或数据信号。

  3.数字光端机

  在发射端,将所要传输的图像、语音以及数据信号进行数字化处理,再将这些数字信号进行复用处理,使多路低速的数字信号转换成一路高速信号,并将这一信号转换成光信号,通过光纤传输出去;在接收端,将光信号还原成电信号,还原的高速数字信号分解出原来的多路低速数字信号,最后再将这些数字信号还原成图像、语音等模拟信号以及数据信号。

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编辑:张柳婷
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