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光纤通信技术核心知识点解析与应用指南

光纤作为长距离信号传输的主要方式,其安装维护是弱电工作者的基础技能。光纤领域涉及广泛的理论知识、元件和铺设技术,下是一些基本的梳理和介绍。
光纤通信中,并非所有类型的光都适用于信号的传播。常用的光波长分为三种:850纳米、1300纳米和1550纳米。单模光纤通常使用1310纳米或1550纳米波长的光,而多模光纤则主要使用850纳米波长的光。
区分单模光纤和多模光纤的一个简单方法是观察它们的中心玻璃纤芯厚度。多模光纤的纤芯较厚(50或62.5微米),可以传输多种模式的光,但由于模间色散较大,其传输距离相对较短,一般在几公里以内。相反,单模光纤的纤芯较细(直径一般为9或10微米),只能传输单一模式的光,因此模间色散较小,更适合远距离通信。
从外观上区分,多模光纤的护套通常是橙色的,而单模光纤的护套则是黄色的。此外,光纤的损耗和色散也是影响其性能的关键因素。在单模光纤中,1310纳米波长的光色散最小,而1550纳米波长的光损耗最小。具体来说,1310纳米的光损耗为0.35至0.5分贝/公里,1550纳米的光损耗为0.2至0.3分贝/公里,而850纳米的光损耗则为2.3至3.4分贝/公里。
光信号的衰减不仅由损耗引起,还可能受到散射、吸收等因素的影响。这些因素可能导致光在传输过程中衰减,从而影响信号的强度和传输距离。
在光纤通信中,噪声也是一个重要的考量因素。噪声会降低信号的质量,导致无用信号增加。噪声的来源多种多样,包括不合格的消光比、光强的随机变化、时间抖动、接收器的点噪声和热噪声等。
色散是另一个限制光信号传输速率的关键因素。色散是指光脉冲在光纤中传播一定距离后,带宽变宽的现象。模间色散主要发生在多模光纤中,因为不同模式的光沿着不同的路径传播。而色散则是因为不同波长的光以不同的速度传播。波导色散则是由于光在纤芯和包层中传播速度的差异造成的。
光纤的材料也会影响信号的传播。玻璃纤维因其损耗低、传输距离长而被广泛使用,但其成本较高。涂硅光纤和塑料光纤则是成本较低的替代品,尽管它们的损耗较高,传输距离较短。
光模块是实现光信号与电信号之间转换的关键元器件,包括GBIC、SFP、SFP+、XFP、SFF和CFP等类型。随着技术的发展,GBIC光模块因其体积较大、占用空间多而被SFP光模块所取代。
光纤的连接主要通过固定连接和活动接头来实现。固定连接通常使用光纤熔接机,而活动接头则由可拆卸的连接器组成,便于光纤跳线设备连接
最后,光纤的安装包括测量长度、剥去光缆护套、清洁光缆、绑扎光纤、检查光纤芯数和色码、加强核心连接、连接辅助线对、光纤连接和保护处理等多个步骤。通过这些步骤,可以确保光纤通信系统的稳定和高效运行。

光纤已经成为长距离有线信号传输的主要手段,光纤的安装和维护也是弱电人的基本功。光纤涉及的理论知识、元件、铺设点很多,这里做了一些梳理。

光纤通信技术核心知识点解析与应用指南

三种光

不是所有的光都可以用于光纤中的信号传播。光的波长主要有三种:850纳米,1300纳米,1550纳米。

用在哪里?

单模光纤使用的光波长为1310 nm或1550 nm,多模光纤使用的光波长多为850 nm。

单模和多模的区别

多模光纤的中心玻璃纤芯较厚(50或62.5微米),可以传输各种模式的光。但其模间色散较大,限制了数字信号传输的频率,因此多模光纤的传输距离相对较短,通常只有几公里。

单模光纤的中心玻璃纤芯很细(纤芯直径一般为9或10微米),只能传输一种模式的光。因此,它的模间色散很小,适合远距离通信。

线程皮肤的颜色

更简单的区分方式是,多模光纤的护套是橙色的,单模光纤的护套是黄色的。

分散和损失

在单模光纤中,1310 nm光的色散最小,1550 nm光的损耗最小。

那么,具体损失是多少呢?

1310纳米:0.35~0.5分贝/公里

1550纳米:0.2~0.3分贝/公里

850纳米:2.3~3.4分贝/公里

光信号的敌人太多了

光损耗是光纤信号衰减的原因之一。此外,散射、吸收等。也会造成光纤信号衰减。

光损失的原因

光的自然损失

传输线路中插入光学元件的插入损耗

光纤接合过程中的压头损失

电缆中的阻抗不匹配使光发生反射,称为回波损耗

光纤的弯曲、挤压、杂质和不均匀都会造成损耗。

光纤延续

固定连接,俗称死接,一般采用光纤绞接机,用于光缆直头。

活动接头,俗称活接头,由可拆卸的连接器连接,用于光纤跳线、设备连接等。

固定关节的技巧

应使用第二种放电焊接方法来固定接头。首先对光纤端面进行预热放电,端面整形,去除灰尘和杂物,同时通过预热使光纤端面压力均匀。

光也有噪点

除了衰减,噪声也影响光纤的信息传输效果。衰减意味着有用信号少,噪音意味着无用信号多。

噪音的原因

不合格消光比

光强的随机变化

由时间抖动引起

接收器的点噪声和热噪声

光纤的模式噪声

色散引起的脉冲展宽

LD的模式分布噪声

LD的频率啁啾

显示

什么?而分散呢?

色散也是影响光信号传输的一个重要因素。

色散:光脉冲沿光纤传播一定距离后,带宽变粗。是限制传输速率的主要因素。

分散的原因

模间色散:它只发生在多模光纤中,因为不同模式的光沿着不同的路径传播。

色散:不同波长的光以不同的速度传播。

波导色散:原因是光能在纤芯和包层中传播的速度略有不同。在单模光纤中,通过改变其内部结构来改变光纤的色散是非常重要的。

光纤材料对传播的影响

玻璃纤维:纤芯和包层采用玻璃,损耗低,传输距离长,成本高;

涂硅光纤:芯为玻璃,包层为塑料特性与玻璃光纤相似,成本低;

塑料光纤:纤芯和包层采用塑料,损耗高,传输距离短,价格低。它用于许多家用电器、音响和短距离图像传输。

光学模块

光模块是实现光信号和电信号之间转换的元器件,如GBIC、SFP、SFP+、XFP、SFF、CFP等。

GBICvsSFP

GBIC光模块的尺寸太大,占据了交换机太多的空空间,导致交换机的面板上无法提供更多的接口。因此,近年来,GBIC光模块逐渐被SFP光模块所取代。

光学接口

光接口是用来连接光缆的物理接口,其原理是光进入光密介质后发生全反射。通常有SCSTFC等几种类型。

FC光纤连接器/跳线

俗称圆头,其外部加强方式为金属套筒,紧固方式为松紧螺套,ODF侧一般采用松紧螺套。FC连接器通常用于电信网络,带有一个拧在适配器上的螺母。它的优点是坚固防尘,缺点是安装时间稍长。

ST光纤连接器/跳线

它们通常用于多模设备的连接。ST头插入后,旋转半圈,用卡口固定。缺点是容易坏,所以在无线网络的部署中,经常在与其他厂商的设备对接时使用。

SC光纤连接器/跳线

俗称方头大方,传输设备的侧光接口一般使用SC连接器,SC连接器直接插拔,使用起来非常方便。缺点是容易闹翻。

LC光纤连接器/跳线

俗称方头,小方,SFP模块的专用接口,比上述接口小很多,在交换机上相同的区域可以容纳更多的端口。该连接器用于采用新锐技术的设备。

简单总结

Fc光纤连接器最常用于配线架。

SC光纤连接器最常用于路由器交换机。

ST型光纤连接器通常用于10base-F连接,也常用于光纤配线架

LC型光纤连接器通常用于路由器。

最后,看看光纤安装步骤

测量长度,剥去光缆并去除电缆护套。

清洁并清除光缆中的石油填充膏。

绑好光纤。

检查纤维芯数,检查纤维号,检查纤维色码是否错误。

加强核心连接。

各种辅助线对,包括公务线对,控制线对,屏蔽地线等。

光纤的连接。

光纤保护处理。

磁盘存储器中剩余光纤的处理。

完成光缆护套的连接。

光缆接头的保护。

传输资源分配【传输规划咨询】

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