光纖

光纖

光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想，高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

目錄

• 1 基本簡(jiǎn)介
• 2 光導(dǎo)纖維的發(fā)明和使用
• 3 光纖系統(tǒng)的運(yùn)用
• 4 光纖的歷史
• 5 光纖的分類特征
• 6 光纖結(jié)構(gòu)及種類
• 7 光纖的衰減
• 8 編輯本段光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)
• 9 生產(chǎn)方法
• 10 光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
• 11 光纖收發(fā)器產(chǎn)品介紹
• 12 光纖收發(fā)器分類
• 13 按光纖性質(zhì)分類
• 14 按工作層次/速率分類
• 15 按結(jié)構(gòu)分類
• 16 按管理類型分類
• 17 按電源分類
  • 17.1 開放分類:
  • 17.2 相關(guān)條目

基本簡(jiǎn)介

微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常，光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管（light emitting diode,LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測(cè)脈沖。

在日常生活中，由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多，光纖被用作長(zhǎng)距離的信息傳遞。通常光纖與光纜兩個(gè)名詞會(huì)被混淆.多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護(hù)結(jié)構(gòu)包覆,包覆后的纜線即被稱為光纜.光纖外層的保護(hù)結(jié)構(gòu)可防止周圍環(huán)境對(duì)光纖的傷害,如水,火,電擊等.光纜分為:光纖,緩沖層及披覆.光纖和同軸電纜相似，只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。

在多模光纖中，芯的直徑是15μm~50μm， 大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套， 以使光線保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保護(hù)封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護(hù)。 纖芯通常是由石英玻璃制成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，它質(zhì)地脆,易斷裂,因此需要外加一保護(hù)層。

光導(dǎo)纖維的發(fā)明和使用

1870年的一天，英國(guó)物理學(xué)家丁達(dá)爾到皇家學(xué)會(huì)的演講廳講光的全反射原理，他做了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：在裝滿水的木桶上鉆個(gè)孔，然后用燈從桶上邊把水照亮。結(jié)果使觀眾們大吃一驚。人們看到，放光的水從水桶的小孔里流了出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。

光纖

人們?cè)?jīng)發(fā)現(xiàn)，光能沿著從酒桶中噴出的細(xì)酒流傳輸；人們還發(fā)現(xiàn)，光能順著彎曲的玻璃棒前進(jìn)。這是為什么呢？難道光線不再直進(jìn)了嗎？這些現(xiàn)象引起了丁達(dá)爾的注意，經(jīng)過他的研究，發(fā)現(xiàn)這是全反射的作用，即光從水中射向空氣，當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，折射光線消失，全部光線都反射回水中。表面上看，光好像在水流中彎曲前進(jìn)。實(shí)際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過在內(nèi)表面上發(fā)生了多次全反射，光線經(jīng)過多次全反射向前傳播。[后來人們?cè)斐鲆环N透明度很高、粗細(xì)像蜘蛛絲一樣的玻璃絲──玻璃纖維，當(dāng)光線以合適的角度射入玻璃纖維時(shí)，光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進(jìn)。由于這種纖維能夠用來傳輸光線，所以稱它為光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維可以用在通信技術(shù)里。1979年9月，一條3．3公里的120路光纜通信系統(tǒng)在北京建成，幾年后上海、天津、武漢等地也相繼鋪設(shè)了光纜線路，利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通信。

利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行的通信叫光纖通信。一對(duì)金屬電話線至多只能同時(shí)傳送一千多路電話，而根據(jù)理論計(jì)算，一對(duì)細(xì)如蛛絲的光導(dǎo)纖維可以同時(shí)通一百億路電話！鋪設(shè)1000公里的同軸電纜大約需要500噸銅，改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，幾乎是取之不盡的。另外，利用光導(dǎo)纖維制成的內(nèi)窺鏡，可以幫助醫(yī)生檢查胃、食道、十二指腸等的疾病。光導(dǎo)纖維胃鏡是由上千根玻璃纖維組成的軟管，它有輸送光線、傳導(dǎo)圖像的本領(lǐng)，又有柔軟、靈活，可以任意彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可以通過食道插入胃里。光導(dǎo)纖維把胃里的圖像傳出來，醫(yī)生就可以窺見胃里的情形，然后根據(jù)情況進(jìn)行診斷和治療。就在剛剛公布的2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者中，有“光纖之父”的華裔科學(xué)家高錕，憑借在光纖領(lǐng)域的卓著研究而獲得此殊榮。

光纖系統(tǒng)的運(yùn)用

多股光導(dǎo)纖維做成的光纜可用于通信，它的傳導(dǎo)性能良好，傳輸信息容量大，一條通路可同時(shí)容納數(shù)十人通話；可以同時(shí)傳送數(shù)十套電視節(jié)目，供自由選看。光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡可導(dǎo)入心臟和腦室，測(cè)量心臟中的血壓、血液中氧的飽和度、體溫等。用光導(dǎo)纖維連接的激光手術(shù)刀已在臨床應(yīng)用，并可用作光敏法治癌。

光纖

光導(dǎo)纖維可以把陽光送到各個(gè)角落，還可以進(jìn)行機(jī)械加工。計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、汽車配電盤等也已成功地用光導(dǎo)纖維傳輸光源或圖像。如與敏感元件組合或利用本身的特性,則可以做成各種傳感器,測(cè)量壓力、流量、溫度、位移、光澤和顏色等。在能量傳輸和信息傳輸方面也獲得廣泛的應(yīng)用。

高分子光導(dǎo)纖維開發(fā)之初，僅用于汽車照明燈的控制和裝飾?，F(xiàn)在主要用于醫(yī)學(xué)、裝飾、汽車、船舶等方面，以顯示元件為主。在通信和圖像傳輸方面，高分子光導(dǎo)纖維的應(yīng)用日益增多，工業(yè)上用于光導(dǎo)向器、顯示盤、標(biāo)識(shí)、開關(guān)類照明調(diào)節(jié)、光學(xué)傳感器等，同時(shí)也用在裝飾顯示、廣告顯示。

光纖的歷史

1880-AlexandraGrahamBell發(fā)明光束通話傳輸

光纖

1960-電射及光纖之發(fā)明 　　

1966-華裔科學(xué)家“光纖之父”高錕 預(yù)言光纖將用于通信。 　　

1970-美國(guó)康寧公司成功研制成傳輸損耗只有20dm/km的光纖。 　　

1977-首次實(shí)際安裝電話光纖網(wǎng)路 　　

1978-FORT在法國(guó)首次安裝其生產(chǎn)之光纖電 　　

1979-趙梓森拉制出我國(guó)自主研發(fā)的第一根實(shí)用光纖，被譽(yù)為“中國(guó)光纖之父” 　

1990-區(qū)域網(wǎng)路及其他短距離傳輸應(yīng)用之光纖 　　

2000-到屋邊光纖=>到桌邊光纖 　　

2005 FTTH(Fiber To The Home)光纖直接到家庭

光纖的分類特征

光纖是光導(dǎo)纖維（OF：Optical Fiber）的簡(jiǎn)稱。但光通信系統(tǒng)中常常將 Optical Fibe（光纖）

光纖

光纖又簡(jiǎn)化為 Fiber，例如：光纖放大器（Fiber Amplifier）或光纖干線（Fiber Backbone）等等。有人忽略了Fiber雖有纖維的含義，但在光系統(tǒng)中卻是指光纖而言的。因此，有些光產(chǎn)品的說明中，把fiber直譯成“纖維”，顯然是不可取的。光纖實(shí)際是指由透明材料作成的纖芯和在它周圍采用比纖芯的折射率稍低的材料作成的包層所被覆，并將射入纖芯的光信號(hào)，經(jīng)包層界面反射，使光信號(hào)在纖芯中傳播前進(jìn)的媒體。

光纖的種類很多，根據(jù)用途不同，所需要的功能和性能也有所差異。但對(duì)于有線電視和通信用的光纖，其設(shè)計(jì)和制造的原則基本相同，諸如：①損耗小；②有一定帶寬且色散??；③接線容易；④易于成統(tǒng)；⑤可靠性高；⑥制造比較簡(jiǎn)單；⑦價(jià)廉等。

光纖的分類主要是從工作波長(zhǎng)、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的，茲將各種分類舉例如下。

1. ）折射率分布：階躍（SI）型、近階躍型、漸變（GI）型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。
2. 傳輸模式：?jiǎn)文９饫w（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。工作波長(zhǎng)：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85pm、1.3pm、1.55pm）。
3. 原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、復(fù)合材料（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為無機(jī)材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。
4. 制造方法：預(yù)塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學(xué)汽相沉積（CVD）等，拉絲法有管律法（Rod intube）和雙坩鍋法等。

石英光纖是以二氧化硅（SiO2）為主要原料，并按不同的摻雜量，來控制纖芯和包層的折射率分布的光纖。石英（玻璃）系列光纖，具有低耗、寬帶的特點(diǎn)，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于有線電視和通信系統(tǒng)。摻氟光纖（Fluorine Doped Fiber）為石英光纖的典型產(chǎn)品之一。通常，作為1.3Pm波域的通信用光纖中，控制纖芯的摻雜物為二氧化鍺（GeO2），包層是用SiO炸作成的。但接氟光纖的纖芯，大多使用SiO2，而在包層中卻是摻入氟素的。由于，瑞利散射損耗是因折射率的變動(dòng)而引起的光散射現(xiàn)象。所以，希望形成折射率變動(dòng)因素的摻雜物，以少為佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而，常用于包層的摻雜。由于摻氟光纖中，纖芯并不含有影響折射率的氟素?fù)诫s物。由于它的瑞利散射很小，而且損耗也接近理論的最低值。所以多用于長(zhǎng)距離的光信號(hào)傳輸。石英光纖（Silica Fiber）與其它原料的光纖相比，還具有從紫外線光到近紅外線光的透光廣譜，除通信用途之外，還可用于導(dǎo)光和傳導(dǎo)圖像等領(lǐng)域。

紅外光纖作為光通信領(lǐng)域所開發(fā)的石英系列光纖的工作波長(zhǎng)，盡管用在較短的傳輸距離，也只能用于2pm。為此，能在更長(zhǎng)的紅外波長(zhǎng)領(lǐng)域工作，所開發(fā)的光纖稱為紅外光纖。紅外光纖（Infrared Optical Fiber）主要用于光能傳送。例如有：溫度計(jì)量、熱圖像傳輸、激光手術(shù)刀醫(yī)療、熱能加工等等，普及率尚低。四 復(fù)合光纖復(fù)合光纖（Compound Fiber）在SiO2原料中，再適當(dāng)混合諸如氧化鈉（Na2O）、氧化硼（B2O2）、氧化鉀（K2O2）等氧化物的多成分玻璃作成的光纖，特點(diǎn)是多成分玻璃比石英的軟化點(diǎn)低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫(yī)療業(yè)務(wù)的光纖內(nèi)窺鏡。五 氟化物光纖氯化物光纖（Fluoride Fiber）是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡(jiǎn)稱 ZBLAN（即將氟化鋁（ZrF4）、氰化鋇（BaF2）、氟化鑭（LaF3）、氟化鋁（A1F2）、氰化鈉（NaF）等氯化物玻璃原料簡(jiǎn)化成的縮語。主要工作在2～ 10pm波長(zhǎng)的光傳輸業(yè)務(wù)。由于ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性，正在進(jìn)行著用于長(zhǎng)距離通信光纖的可行性開發(fā)，例如：其理論上的最低損耗，在3pm波長(zhǎng)時(shí)可達(dá)10-2～10－3dB／km，而石英光纖在1.55pm時(shí)卻在0.15-0.16dB/Km之間。目前，ZBLAN光纖由于難于降低散射損耗，只能用在2.4～2.7pm的溫敏器和熱圖像傳輸，尚未廣泛實(shí)用。最近，為了利用ZBLAN進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，正在研制1.3pm的摻錯(cuò)光纖放大器（PDFA）。六 塑包光纖塑包光纖（Plastic Clad Fiber）是將高純度的石英玻璃作成纖芯，而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較，具有纖芯租、數(shù)值孔徑（NA）高的特點(diǎn)。因此，易與發(fā)光二極管LED光源結(jié)合，損耗也較小。所以，非常適用于局域網(wǎng)（LAN）和近距離通信。七 塑料光纖這是將纖芯和包層都用塑料（聚合物）作成的光纖。早期產(chǎn)品主要用于裝飾和導(dǎo)光照明及近距離光鍵路的光通信中。原料主要是有機(jī)玻璃（PMMA）、聚苯乙?。≒S）和聚碳酸酯（PC）。損耗受到塑料固有的C－H結(jié)合結(jié)構(gòu)制約，一般每km可達(dá)幾十dB。為了降低損耗正在開發(fā)應(yīng)用氟索系列塑料。由于塑料光纖（Plastic Optical fiber）的纖芯直徑為1000pm，比單模石英光纖大100倍，接續(xù)簡(jiǎn)單，而且易于彎曲施工容易。近年來，加上寬帶化的進(jìn)度，作為漸變型（GI）折射率的多模塑料光纖的發(fā)展受到了社會(huì)的重視。最近，在汽車內(nèi)部LAN中應(yīng)用較快，未來在家庭LAN中也可能得到應(yīng)用。

單模光纖這是指在工作波長(zhǎng)中，只能傳輸一個(gè)傳播模式的光纖，通常簡(jiǎn)稱為單模光纖（SMF：Single ModeFiber）。目前，在有線電視和光通信中，是應(yīng)用最廣泛的光纖。由于，光纖的纖芯很細(xì)（約10pm）而且折射率呈階躍狀分布，當(dāng)歸一化頻率V參數(shù)＜2.4時(shí)，理論上，只能形成單模傳輸。另外，SMF沒有多模色散，不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬，再加上SMF的材料色散和結(jié)構(gòu)色散的相加抵消，其合成特性恰好形成零色散的特性，使傳輸頻帶更加拓寬。SMF中，因摻雜物不同與制造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖（DePr-essed Clad Fiber），其包層形成兩重結(jié)構(gòu)，鄰近纖芯的包層，較外倒包層的折射率還低。另外，有匹配型包層光纖，其包層折射率呈均勻分布。

多模光纖將光纖按工作彼長(zhǎng)以其傳播可能的模式為多個(gè)模式的光纖稱作多模光纖（MMF：MUlti ModeFiber）。纖芯直徑為50pm，由于傳輸模式可達(dá)幾百個(gè)，與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。在歷史上曾用于有線電視和通信系統(tǒng)的短距離傳輸。自從出現(xiàn)SMF光纖后，似乎形成歷史產(chǎn)品。但實(shí)際上，由于MMF較SMF的芯徑大且與LED等光源結(jié)合容易，在眾多LAN中更有優(yōu)勢(shì)。所以，在短距離通信領(lǐng)域中MMF仍在重新受到重視。MMF按折射率分布進(jìn)行分類時(shí)，有：漸變（GI）型和階躍（SI）型兩種。GI型的折射率以纖芯中心為最高，沿向包層徐徐降低。從幾何光學(xué)角度來看，在纖芯中前進(jìn)的光束呈現(xiàn)以蛇行狀傳播。由于，光的各個(gè)路徑所需時(shí)間大致相同。所以，傳輸容量較SI型大。SI型MMF光纖的折射率分布，纖芯折射率的分布是相同的，但與包層的界面呈階梯狀。由于SI型光波在光纖中的反射前進(jìn)過程中，產(chǎn)生各個(gè)光路徑的時(shí)差，致使射出光波失真，色激較大。其結(jié)果是傳輸帶寬變窄，目前SI型MMF應(yīng)用較少。 色散位移光纖單模光纖的工作波長(zhǎng)在1.3Pm時(shí)，模場(chǎng)直徑約9Pm，其傳輸損耗約0.3dB／km。此時(shí)，零色散波長(zhǎng)恰好在1.3pm處。石英光纖中，從原材料上看1.55pm段的傳輸損耗最?。s0.2dB／km）。由于現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的摻鉺光纖放大器（EDFA）是工作在1.55pm波段的，如果在此波段也能實(shí)現(xiàn)零色散，就更有利于應(yīng)用1.55Pm波段的長(zhǎng)距離傳輸。于是，巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結(jié)構(gòu)色散的合成抵消特性，就可使原在1.3Pm段的零色散，移位到1.55pm段也構(gòu)成零色散。因此，被命名為色散位移光纖（DSF：DispersionShifted Fiber）。加大結(jié)構(gòu)色散的方法，主要是在纖芯的折射率分布性能進(jìn)行改善。在光通信的長(zhǎng)距離傳輸中，光纖色散為零是重要的，但不是唯一的。其它性能還有損耗小、接續(xù)容易、成纜化或工作中的特性變化?。ò◤澢?、拉伸和環(huán)境變化影響）。DSF就是在設(shè)計(jì)中，綜合考慮這些因素。 色散平坦光纖色散移位光纖（DSF）是將單模光纖設(shè)計(jì)零色散位于1.55pm波段的光纖。而色散平坦光纖（DFF：Dispersion Flattened Fiber）卻是將從1.3Pm到1.55pm的較寬波段的色散，都能作到很低，幾乎達(dá)到零色散的光纖稱作DFF。由于DFF要作到1.3pm～1.55pm范圍的色散都減少。就需要對(duì)光纖的折射率分布進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)。不過這種光纖對(duì)于波分復(fù)用（WDM）的線路卻是很適宜的。由于DFF光纖的工藝比較復(fù)雜，費(fèi)用較貴。今后隨著產(chǎn)量的增加，價(jià)格也會(huì)降低。 色散補(bǔ)償光纖對(duì)于采用單模光纖的干線系統(tǒng)，由于多數(shù)是利用1.3pm波段色散為零的光纖構(gòu)成的?？墒?，現(xiàn)在損耗最小的1.55pm，由于EDFA的實(shí)用化，如果能在1.3pm零色散的光纖上也能令1.55pm波長(zhǎng)工作，將是非常有益的。因?yàn)?，?.3Pm零色散的光纖中，1.55Pm波段的色散約有16ps／km／nm之多。如果在此光纖線路中，插入一段與此色散符號(hào)相反的光纖，就可使整個(gè)光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補(bǔ)償光纖（DCF：DisPersion Compe-nsation Fiber）。DCF與標(biāo)準(zhǔn)的1.3pm零色散光纖相比，纖芯直徑更細(xì)，而且折射率差也較大。DCF也是WDM光線路的重要組成部分。 偏振保持光纖在光纖中傳播的光波，因?yàn)榫哂须姶挪ǖ男再|(zhì)，所以，除了基本的光波單一模式之外，實(shí)質(zhì)上還存在著電磁場(chǎng)（TE、TM）分布的兩個(gè)正交模式。通常，由于光纖截面的結(jié)構(gòu)是圓對(duì)稱的，這兩個(gè)偏振模式的傳播常數(shù)相等，兩束偏振光互不干涉。但實(shí)際上，光纖不是完全地圓對(duì)稱，例如有著彎曲部分，就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)偏振模式之間的結(jié)合因素，在光軸上呈不規(guī)則分布。偏振光的這種變化造成的色散，稱之偏振模式色散（PMD）。對(duì)于現(xiàn)在以分配圖像為主的有線電視，影響尚不太大。但對(duì)于一些未來超寬帶有特殊要求的業(yè)務(wù)，如：

1. 相干通信中采用外差檢波，要求光波偏振更穩(wěn)定時(shí)；
2. 光機(jī)器等對(duì)輸入輸出特性要求與偏振相關(guān)時(shí)；
3. 在制作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時(shí)；
4. 制作利用光干涉的光纖敏感器等，

凡要求偏振波保持恒定的情況下，對(duì)光纖經(jīng)過改進(jìn)使偏振狀態(tài)不變的光纖稱作偏振保持光纖（PMF：Polarization Maintaining fiber），也有稱此為固定偏振光纖的。十四 雙折射光纖雙折射光纖是指在單模光纖中，可以傳輸相互正交的兩個(gè)固有偏振模式的光纖而言。因?yàn)?，折射率隨偏報(bào)方向變異的現(xiàn)象稱為雙折射。在造成雙折射的方法中。它又稱作PANDA光纖，即偏振保持與吸收減少光纖（Polarization－maintai-ning AND Absorption－ reducing fiber）。它是在纖芯的橫向兩則，設(shè)置熱膨脹系數(shù)大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中，這些部分收縮，其結(jié)果在纖芯y方向產(chǎn)生拉伸，同時(shí)又在x方向呈現(xiàn)壓縮應(yīng)力。致使纖材出現(xiàn)光彈性效應(yīng)，使折射率在X方向和y方向出現(xiàn)差異。依此原理達(dá)到偏振保持恒定。十五 抗惡環(huán)境光纖通信用光纖通常的工作環(huán)境溫度可在-40～＋60℃之間，設(shè)計(jì)時(shí)也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下，對(duì)于更低溫或更高溫以及能遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環(huán)境下，也能工作的光纖則稱作抗惡環(huán)境光纖（Hard Condition Resistant Fiber）。一般為了對(duì)光纖表面進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，多涂覆一層塑料?？墒请S著溫度升高，塑料保護(hù)功能有所下降，致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料，如聚四氟乙?。═eflon）等樹脂，即可工作在300℃環(huán)境。也有在石英玻璃表面涂覆鎳（Ni）和鋁（A1）等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖（Heat Resistant Fiber）。另外，當(dāng)光纖受到輻射線的照射時(shí)，光損耗會(huì)增加。這是因?yàn)槭⒉Ａв龅捷椛渚€照射時(shí)，玻璃中會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷（也稱作色心：Colour Center），尤在0.4～0.7pm波長(zhǎng)時(shí)損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃，就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖（Radiation Resistant Fiber），多用于核發(fā)電站的監(jiān)測(cè)用光纖維鏡等。

密封涂層光纖 為了保持光纖的機(jī)械強(qiáng)度和損耗的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，而在玻璃表面涂裝碳化硅（SiC）、碳化鈦（TiC）、碳（C）等無機(jī)材料，用來防止從外部來的水和氫的擴(kuò)散所制造的光纖（HCFHermeticallyCoated Fiber）。目前，通用的是在化學(xué)氣相沉積（CVD）法生產(chǎn)過程中，用碳層高速堆積來實(shí)現(xiàn)充分密封效應(yīng)。這種 碳涂覆光纖（CCF）能有效地截?cái)喙饫w與外界氫分子的侵入。據(jù)報(bào)道它在室溫的氫氣環(huán)境中可維持20年不增加損耗。當(dāng)然，它在防止水分侵入延緩機(jī)械強(qiáng)度的疲勞進(jìn)程，其疲勞系數(shù)（Fatigue Parameter）可達(dá)200以上。所以，HCF被應(yīng)用于嚴(yán)酷環(huán)境中要求可靠性高的系統(tǒng)，例如海底光纜就是一例。 17碳涂層光纖 在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖，稱之碳涂層光纖（CCF：Carbon CoatedFiber）。其機(jī)理是利用碳素的致密膜層，使光纖表面與外界隔離，以改善光纖的機(jī)械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封涂層光纖（HCF）的一種。 18金屬涂層光纖 金屬涂層光纖（Metal Coated Fiber）是在光纖的表面涂布Ni、Cu、A1等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的，目的在于提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環(huán)境性光纖之一，也可作為電子電路的部件用。 早期產(chǎn)品是在拉絲過程中，涂布熔解的金屬作成的。由于此法因被玻璃與金屬的膨脹系數(shù)差異太大，會(huì)增微小彎曲損耗，實(shí)用化率不高。近期，由于在玻璃光纖的表面采用低損耗的非電解鍍膜法的成功，使性能大有改善。 19摻稀土光纖 在光纖的纖芯中，摻雜如何（Er）、欽（Nd）、譜（Pr）等稀土族元素的光纖。1985年英國(guó)的索斯安普頓（Sourthampton）大學(xué)的佩思（Payne）等首先發(fā)現(xiàn)摻雜稀土元素的光纖（Rare Earth DoPed Fiber）有激光振蕩和光放大的現(xiàn)象。于是，從此揭開了慘餌等光放大的面紗，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用的1.55pmEDFA就是利用摻餌的單模光纖，利用1.47pm的激光進(jìn)行激勵(lì)，得到1.55pm光信號(hào)放大的。另外，摻錯(cuò)的氟化物光纖放大器（PDFA）正在開發(fā)中。 二十 喇曼光纖 喇曼效應(yīng)是指往某物質(zhì)中射人頻率f的單色光時(shí)，在散射光中會(huì)出現(xiàn)頻率f之外的f±fR， f±2fR等頻率的散射光，對(duì)此現(xiàn)象稱喇曼效應(yīng)。由于它是物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)與格子運(yùn)動(dòng)之間的能量交換所產(chǎn)生的。當(dāng)物質(zhì)吸收能量時(shí)，光的振動(dòng)數(shù)變小，對(duì)此散射光稱斯托克斯（stokes）線。反之，從物質(zhì)得到能量，而振動(dòng)數(shù)變大的散射光，則稱反斯托克斯線。于是振動(dòng)數(shù)的偏差FR，反映了能級(jí)，可顯示物質(zhì)中固有的數(shù)值。 利用這種非線性媒體做成的光纖，稱作喇曼光纖（RF：Raman Fiber）。為了將光封閉在細(xì)小的纖芯中，進(jìn)行長(zhǎng)距離傳播，就會(huì)出現(xiàn)光與物質(zhì)的相互作用效應(yīng)，能使信號(hào)波形不畸變，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸。 當(dāng)輸入光增強(qiáng)時(shí)，就會(huì)獲得相干的感應(yīng)散射光。應(yīng)用感應(yīng)喇曼散射光的設(shè)備有喇曼光纖激光器，可供作分光測(cè)量電源和光纖色散測(cè)試用電源。另外，感應(yīng)喇曼散射，在光纖的長(zhǎng)距離通信中，正在研討作為光放大器的應(yīng)用。 偏心光纖 標(biāo)準(zhǔn)光纖的纖芯是設(shè)置在包層中心的，纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同，也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀，作成不同狀態(tài)或?qū)鼘哟┛仔纬僧愋徒Y(jié)構(gòu)的。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光纖，稱這些光纖叫異型光纖。 偏心光纖（Excentric Core Fiber），它是異型光纖的一種。其纖芯設(shè)置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由于纖芯靠近外表，部分光場(chǎng)會(huì)溢出包層傳播（稱此為漸消彼，Evanescent Wave）。 因此，當(dāng)光纖表面附著物質(zhì)時(shí)，因物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)在光纖中傳播的光波受到影響。如果附著物質(zhì)的折射率較光纖高時(shí)，光波則往光纖外輻射。若附著物質(zhì)的折射率低于光纖折射率時(shí)，光波不能往外輻射，卻會(huì)受到物質(zhì)吸收光波的損耗。利用這一現(xiàn)象，就可檢測(cè)有無附著物質(zhì)以及折射率的變化。 偏心光纖（ECF）主要用作檢測(cè)物質(zhì)的光纖敏感器。與光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）的測(cè)試法組合一起，還可作分布敏感器用。 發(fā)光光纖 采用含有熒光物質(zhì)制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時(shí)，產(chǎn)生的熒光一部分，可經(jīng)光纖閉合進(jìn)行傳輸?shù)墓饫w。 發(fā)光光纖（Luminescent Fiber）可以用于檢測(cè)輻射線和紫外線，以及進(jìn)行波長(zhǎng)變換，或用作溫度敏感器、化學(xué)敏感器。在輻射線的檢測(cè)中也稱作閃光光纖（Scintillation Fiber）。 發(fā)光光纖從熒光材料和摻雜的角度上，正在開發(fā)著塑料光纖。 多芯光纖 通常的光纖是由一個(gè)纖芯區(qū)和圍繞它的包層區(qū)構(gòu)成的。但多芯光纖（Multi Core Fiber）卻是一個(gè)共同的包層區(qū)中存在多個(gè)纖芯的。由于纖芯的相互接近程度，可有兩種功能。 其一是纖芯間隔大，即不產(chǎn)生光耦會(huì)的結(jié)構(gòu)。這種光纖，由于能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中，可以作成具有多個(gè)纖芯的帶狀光纜，而在非通信領(lǐng)域，作為光纖傳像束，有將纖芯作成成千上萬個(gè)的。 其二是使纖芯之間的距離靠近，能產(chǎn)生光波耦合作用。利用此原理正在開發(fā)雙纖芯的敏感器或光回路器件。 空心光纖 將光纖作成空心，形成圓筒狀空間，用于光傳輸?shù)墓饫w，稱作空心光纖（Hollow Fiber）。 空心光纖主要用于能量傳送，可供X射線、紫外線和遠(yuǎn)紅外線光能傳輸?？招墓饫w結(jié)構(gòu)有兩種：一是將玻璃作成圓筒狀，其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由于，光的大部分可在無損耗的空氣中傳播，具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內(nèi)面的反射率接近1，以減少反射損耗。為了提高反射率，有在簡(jiǎn)內(nèi)設(shè)置電介質(zhì)，使工作波長(zhǎng)段損耗減少的。例如可以作到波長(zhǎng)10.6pm損耗達(dá)幾dB／m的。按材質(zhì)分,有無機(jī)光導(dǎo)纖維和高分子光導(dǎo)纖維，目前在工業(yè)上大量應(yīng)用的是前者。無機(jī)光導(dǎo)纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英，主要原料為四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過渡金屬離子雜質(zhì)含量低于10ppb。除此之外,OH-離子要求低于10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多，主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等。這種材料尚未普及。高分子光導(dǎo)纖維是以透明聚合物制得的光導(dǎo)纖維，由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲制得的纖維，外層為含氟聚合物或有機(jī)硅聚合物等。 光導(dǎo)通信的研究和實(shí)用化，與光導(dǎo)纖維的低損耗密切相關(guān)。光能的損耗可否大大降低，關(guān)鍵在于材料純度的提高。玻璃材料中的雜質(zhì)產(chǎn)生的光吸收，造成了最大的光損耗，其中過渡金屬離子特別有害。目前，由于玻璃材料的高純度化，這些雜質(zhì)對(duì)光導(dǎo)纖維的損耗影響已很小。 石英玻璃光導(dǎo)纖維的優(yōu)點(diǎn)是損耗低,當(dāng)光波長(zhǎng)為1.0～1.7μm（約1.4μm附近），損耗只有1dB/km，在1.55μm處最低，只有0.2dB/km。高分子光導(dǎo)纖維的光損耗較高，1982年，日本電信電報(bào)公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材,光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導(dǎo)纖維的特點(diǎn)是能制大尺寸，大數(shù)值孔徑的光導(dǎo)纖維，光源耦合效率高，撓曲性好，微彎曲不影響導(dǎo)光能力，配列、粘接容易，便于使用，成本低廉。但光損耗大，只能短距離應(yīng)用。光損耗在10～100dB/km的光導(dǎo)纖維，可傳輸幾百米。 光纖主要分以下兩大類:

1）傳輸點(diǎn)模數(shù)類

傳輸點(diǎn)模數(shù)類分單模光纖(Single Mode Fiber)和多模光纖(Multi Mode Fiber)。單模光纖的纖芯直徑很小, 在給定的工作波長(zhǎng)上只能以單一模式傳輸,傳輸頻帶寬,傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長(zhǎng)上,能以多個(gè)模式同時(shí)傳輸?shù)墓饫w。 與單模光纖相比,多模光纖的傳輸性能較差

2)折射率分布類

折射率分布類光纖可分為跳變式光纖和漸變式光纖。跳變式光纖纖芯的折射率和保護(hù)層的折射率都是一個(gè)常數(shù)。 在纖芯和保護(hù)層的交界面,折射率呈階梯型變化。漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規(guī)律減小, 在纖芯與保護(hù)層交界處減小為保護(hù)層的折射率。纖芯的折射率的變化近似于拋物線。

光纖結(jié)構(gòu)及種類

光及其特性：

1.光是一種電磁波

可見光部分波長(zhǎng)范圍是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是：850，1310，1550三種。

2.光的折射，反射和全反射。

因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

1.光纖結(jié)構(gòu)：

光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中 間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125μm），最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。

2.數(shù)值孔徑：

入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&T CORNING）。

3.光纖的種類：

A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)文９饫w和多模光纖。

多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。

單模光纖(Single-mode Fiber)：一般光纖跳纖用黃色表示，接頭和保護(hù)套為藍(lán)色；傳輸距離較長(zhǎng)。

多模光纖(Multi-mode Fiber)：一般光纖跳纖用橙色表示，也有的用灰色表示，接頭和保護(hù)套用米色或者黑色；傳輸距離較短。

B.按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。

常規(guī)型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上，如1300nm。

色散位移型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。

突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。

漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。

4.常用光纖規(guī)格：

單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm，歐洲標(biāo)準(zhǔn)

62.5/125μm，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140μm，200/230μm

塑料：98/1000μm，用于汽車控制

光纖的衰減

造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對(duì)接等。

本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

彎曲：光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成的損耗。

擠壓：光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。

雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。

不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。

對(duì)接：光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。

編輯本段光纖傳輸優(yōu)點(diǎn)

直到1960年，美國(guó)科學(xué)家Maiman發(fā)明了世界上第一臺(tái)激光器后，為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年，人們對(duì)光傳輸介質(zhì)進(jìn)行了攻關(guān)，終于制成了低損耗光纖，從而奠定了光通訊的基石。從此，光通訊進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。

光纖傳輸有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：

1、頻帶寬

頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。在VHF頻段，載波頻率為48．5MHz～300Mhz。帶寬約250MHz，只能傳輸27套電視和幾十套調(diào)頻廣播?？梢姽獾念l率達(dá)100000GHz，比VHF頻段高出一百多萬倍。盡管由于光纖對(duì)不同頻率的光有不同的損耗，使頻帶寬度受到影響，但在最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá)30000GHz。目前單個(gè)光源的帶寬只占了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫，好的單模光纖可達(dá)10GHz以上)，采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波，進(jìn)行波分復(fù)用，可以容納上百萬個(gè)頻道。

2．損耗低

在同軸電纜組成的系統(tǒng)中，最好的電纜在傳輸800MHz信號(hào)時(shí)，每公里的損耗都在40dB以上。相比之下，光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多，傳輸1、31um的光，每公里損耗在0．35dB以下若傳輸1．55um的光，每公里損耗更小，可達(dá)0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外，光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn)，一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進(jìn)行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。

3．重量輕

因?yàn)楣饫w非常細(xì)，單模光纖芯線直徑一般為4um～10um，外徑也只有125um，加上防水層、加強(qiáng)筋、護(hù)套等，用4～48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm，比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn)，安裝十分方便。

4．抗干擾能力強(qiáng)

因?yàn)楣饫w的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場(chǎng)的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁場(chǎng)的影響，故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。也正因?yàn)槿绱?，在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽，因而利于保密。

5．保真度高

因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大，不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號(hào)。實(shí)際測(cè)試表明，好的調(diào)幅光纖系統(tǒng)的載波組合三次差拍比C／CTB在70dB以上，交調(diào)指標(biāo)cM也在60dB以上，遠(yuǎn)高于一般電纜干線系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)。

6．工作性能可靠

我們知道，一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器)，可靠性自然也就高，加上光纖設(shè)備的壽命都很長(zhǎng)，無故障工作時(shí)間達(dá)50萬～75萬小時(shí)，其中壽命最短的是光發(fā)射機(jī)中的激光器，最低壽命也在10萬小時(shí)以上。故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非?？煽康?。

7．成本不斷下降

目前，有人提出了新摩爾定律，也叫做光學(xué)定律（Optical Law）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每6個(gè)月增加1倍，而價(jià)格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展，為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本還會(huì)進(jìn)一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價(jià)格會(huì)越來越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，成為建立全省、以至全國(guó)有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。

結(jié)構(gòu)原理 光導(dǎo)纖維是由兩層折射率不同的玻璃組成。內(nèi)層為光內(nèi)芯，直徑在幾微米至幾十微米，外層的直徑0.1～0.2mm。一般內(nèi)芯玻璃的折射率比外層玻璃大1％。根據(jù)光的折射和全反射原理,當(dāng)光線射到內(nèi)芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時(shí)，光線透不過界面，全部反射。這時(shí)光線在界面經(jīng)過無數(shù)次的全反射，以鋸齒狀路線在內(nèi)芯向前傳播，最后傳至纖維的另一端。這種光導(dǎo)纖維屬皮芯型結(jié)構(gòu)。若內(nèi)芯玻璃折射率是均勻的，在界面突然變化降低至外層玻璃的折射率，稱為階躍型結(jié)構(gòu)。如內(nèi)芯玻璃斷面折射率從中心向外變化到低折射率的外層玻璃，稱為梯度型結(jié)構(gòu)。外層玻璃具有光絕緣性和防止內(nèi)芯玻璃受污染。另一類光導(dǎo)纖維稱自聚焦型結(jié)構(gòu)，它好似由許多微雙凸透鏡組合而成，迫使入射光線逐漸自動(dòng)地向中心方向會(huì)聚，這類纖維中心的折射率最高，向四周連續(xù)均勻地減少，至邊緣為最低。

生產(chǎn)方法

1. 管棒法：將內(nèi)芯玻璃棒插入外層玻璃管中（盡量緊密），熔融拉絲；
2. 雙坩堝法：在兩個(gè)同心鉑坩堝內(nèi)，將內(nèi)芯和外層玻璃料分別放入內(nèi)、外坩堝中；
3. 分子填充法：將微孔石英玻璃棒浸入高折射率的添加劑溶液中，得所需折射率分布的斷面結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行拉絲操作，它的工藝比較復(fù)雜。在光導(dǎo)纖維通信中還可用內(nèi)外氣相沉積法等，以保證能制造出光損耗率低的光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維應(yīng)用時(shí)還要做成光纜，它是由數(shù)根光導(dǎo)纖維合并先組成光導(dǎo)纖維芯線，外面被覆塑料皮，再把光導(dǎo)纖維芯線組合成光纜，其中光導(dǎo)纖維的數(shù)目可以從幾十到幾百根，最大的達(dá)到4000根

光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

光網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)類型有星形、總線形（含環(huán)形）和樹形等3種，可組合成各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光網(wǎng)絡(luò)可橫向分割為核心網(wǎng)、城域／本地網(wǎng)和接入網(wǎng)。核心網(wǎng)傾向于采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，城域／本地網(wǎng)多采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)將是環(huán)形和星形相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)。光網(wǎng)絡(luò)可縱向分層為客戶層、光通道層（OCH）、光復(fù)用段層（OMS）和光傳送段層（OTS）等層。兩個(gè)相鄰層之間構(gòu)成客戶／服務(wù)層關(guān)系。

客戶層：由各種不同格式的客戶信號(hào)（如SDH、PDH、ATM、IP等）組成.

光通道層：為透明傳送各種不同格式的客戶層信號(hào)提供端到端的光通路聯(lián)網(wǎng)功能，這一層也產(chǎn)生和插入有關(guān)光通道配置的開銷，如波長(zhǎng)標(biāo)記、端口連接性、載荷標(biāo)志（速率、格式、線路碼）以及波長(zhǎng)保護(hù)能力等，此層包含OXC和OADM相關(guān)功能.

光復(fù)用段層：為多波長(zhǎng)光信號(hào)提供聯(lián)網(wǎng)功能，包括插入確保信號(hào)完整性的各種段層開銷，并提供復(fù)用段層的生存性，波長(zhǎng)復(fù)用器和高效交叉連接器屬于此層.

光傳送段層：為光信號(hào)在各種不同的光媒體（如G．652、G.653、G.655光纖）上提供傳輸功能，光放大器所提供的功能屬于此層。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，光網(wǎng)絡(luò)將沿著"干線網(wǎng)→本地網(wǎng)→城域網(wǎng)→接入網(wǎng)→用戶駐地網(wǎng)"的次序逐步滲透。

光纖收發(fā)器產(chǎn)品介紹

光纖收發(fā)器是一種將短距離的雙絞線電信號(hào)和長(zhǎng)距離的光信號(hào)進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元，在很多地方也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器。產(chǎn)品一般應(yīng)用在以太網(wǎng)電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長(zhǎng)傳輸距離的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，且通常定位于寬帶城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用；同時(shí)在幫助把光纖最后一公里線路連接到城域網(wǎng)和更外層的網(wǎng)絡(luò)上也發(fā)揮了巨大的作用。

企業(yè)在進(jìn)行信息化基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)，通常更多地關(guān)注路由器、交換機(jī)乃至網(wǎng)卡等用于節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，卻往往忽略介質(zhì)轉(zhuǎn)換這種非網(wǎng)絡(luò)核心必不可少的設(shè)備。特別是在一些要求信息化程度高、數(shù)據(jù)流量較大的政府機(jī)構(gòu)和企業(yè)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)需要直接上連到以光纖為傳輸介質(zhì)的骨干網(wǎng)，而企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)一般為銅線，確保數(shù)據(jù)包在不同網(wǎng)絡(luò)間順暢傳輸?shù)慕橘|(zhì)轉(zhuǎn)換設(shè)備成為必需品。

光纖收發(fā)器分類

目前國(guó)外和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光纖收發(fā)器的廠商很多，產(chǎn)品線也極為豐富。為了保證與其他廠家的網(wǎng)卡、中繼器、集線器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的完全兼容，光纖收發(fā)器產(chǎn)品必須嚴(yán)格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，在EMC防電磁輻射方面應(yīng)符合FCC Part15。時(shí)下由于國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商正在大力建設(shè)小區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)，因此光纖收發(fā)器產(chǎn)品的用量也在不斷提高，以更好地滿足接入網(wǎng)的建設(shè)需要。

隨著光纖收發(fā)器產(chǎn)品的多樣化發(fā)展，其分類方法也各異，但各種分類方法之間又有著一定的關(guān)聯(lián)。

按光纖性質(zhì)分類

單模光纖收發(fā)器：傳輸距離20公里至120公里

多模光纖收發(fā)器：傳輸距離2公里到5公里

按光纖來分，可以分為多模光纖收發(fā)器和單模光纖收發(fā)器。由于使用的光纖不同，收發(fā)器所能傳輸?shù)木嚯x也不一樣，多模收發(fā)器一般的傳輸距離在2公里到5公里之間，而單模收發(fā)器覆蓋的范圍可以從20公里至120公里。需要指出的是因傳輸距離的不同，光纖收發(fā)器本身的發(fā)射功率、接收靈敏度和使用波長(zhǎng)也會(huì)不一樣。

如5公里光纖收發(fā)器的發(fā)射功率一般在-20～-14db之間，接收靈敏度為-30db，使用1310nm的波長(zhǎng)；而120公里光纖收發(fā)器的發(fā)射功率多在-5～0dB之間，接收靈敏度為-38dB，使用1550nm的波長(zhǎng)。

• 按所需光纖分類：

單纖光纖收發(fā)器：接收發(fā)送的數(shù)據(jù)在一根光纖上傳輸

雙纖光纖收發(fā)器：接收發(fā)送的數(shù)據(jù)在一對(duì)光纖上傳輸

顧名思義，單纖設(shè)備可以節(jié)省一半的光纖，即在一根光纖上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，在光纖資源緊張的地方十分適用。這類產(chǎn)品采用了波分復(fù)用的技術(shù)，使用的波長(zhǎng)多為1310nm和1550nm。但由于單纖收發(fā)器產(chǎn)品沒有統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此不同廠商產(chǎn)品在互聯(lián)互通時(shí)可能會(huì)存在不兼容的情況。另外由于使用了波分復(fù)用，單纖收發(fā)器產(chǎn)品普遍存在信號(hào)衰耗大的特點(diǎn)。目前市面上的光纖收發(fā)器多為雙纖產(chǎn)品，此類產(chǎn)品較為成熟和穩(wěn)定，但需要更多的光纖。

按工作層次/速率分類

100M以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：工作在物理層

10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：工作在數(shù)據(jù)鏈路層

按工作層次/速率來分，可以分為單10M、100M的光纖收發(fā)器、10/100M自適應(yīng)的光纖收發(fā)器和1000M光纖收發(fā)器。其中單10M和100M的收發(fā)器產(chǎn)品工作在物理層，在這一層工作的收發(fā)器產(chǎn)品是按位來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。該轉(zhuǎn)發(fā)方式具有轉(zhuǎn)發(fā)速度快、通透率高、時(shí)延低等方面的優(yōu)勢(shì)，適合應(yīng)用于速率固定的鏈路上，同時(shí)由于此類設(shè)備在正常通信前沒有一個(gè)自協(xié)商的過程，因此在兼容性和穩(wěn)定性方面做得更好。

而10/100M光纖收發(fā)器是工作在數(shù)據(jù)鏈路層，在這一層光纖收發(fā)器使用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制，這樣轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制對(duì)接收到的每一個(gè)數(shù)據(jù)包都要讀取它的源MAC地址、目的MAC地址和數(shù)據(jù)凈荷，并在完成CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)以后才將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的好處一來可以防止一些錯(cuò)誤的幀在網(wǎng)絡(luò)中傳播，占用寶貴的網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)還可以很好地防止由于網(wǎng)絡(luò)擁塞造成的數(shù)據(jù)包丟失，當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路飽和時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)可以將無法轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)先放在收發(fā)器的緩存中，等待網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣既減少了數(shù)據(jù)沖突的可能又保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，因?0/100M的光纖收發(fā)器適合于工作在速率不固定的鏈路上。1000M光纖收發(fā)器可以按實(shí)際需要工作在物理層或數(shù)據(jù)鏈路層，市場(chǎng)上這兩種1000M光纖收發(fā)器都有提供。

按結(jié)構(gòu)分類

桌面式（獨(dú)立式）光纖收發(fā)器：獨(dú)立式用戶端設(shè)備

機(jī)架式（模塊化）光纖收發(fā)器：安裝于十六槽機(jī)箱，采用集中供電方式

按結(jié)構(gòu)來分，可以分為桌面式（獨(dú)立式）光纖收發(fā)器和機(jī)架式光纖收發(fā)器。桌面式光纖收發(fā)器適合于單個(gè)用戶使用，如滿足樓道中單臺(tái)交換機(jī)的上聯(lián)。機(jī)架式（模塊化）光纖收發(fā)器適用于多用戶的匯聚，如小區(qū)的中心機(jī)房必須滿足小區(qū)內(nèi)所有交換機(jī)的上聯(lián)，使用機(jī)架便于實(shí)現(xiàn)對(duì)所有模塊型光纖收發(fā)器的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一供電，目前國(guó)內(nèi)的機(jī)架多為16槽產(chǎn)品，即一個(gè)機(jī)架中最多可加插16個(gè)模塊式光纖收發(fā)器。

按管理類型分類

非網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：即插即用，通過硬件撥碼開關(guān)設(shè)置電口工作模式

網(wǎng)管型以太網(wǎng)光纖收發(fā)器：支持電信級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理

按網(wǎng)管來分，可以分為網(wǎng)管型光纖收發(fā)器和非網(wǎng)管型光纖收發(fā)器。隨著網(wǎng)絡(luò)向著可運(yùn)營(yíng)可管理的方向發(fā)展，大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商都希望自己網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備均能做到可遠(yuǎn)程網(wǎng)管的程度，光纖收發(fā)器產(chǎn)品與交換機(jī)、路由器一樣也逐步向這個(gè)方向發(fā)展。對(duì)于可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器還可以細(xì)分為局端可網(wǎng)管和用戶端可網(wǎng)管。局端可網(wǎng)管的光纖收發(fā)器主要是機(jī)架式產(chǎn)品，多采用主從式的管理結(jié)構(gòu)，即一個(gè)主網(wǎng)管模塊可串聯(lián)N個(gè)從網(wǎng)管模塊，每個(gè)從網(wǎng)管模塊定期輪詢它所在子架上所有光纖收發(fā)器的狀態(tài)信息，向主網(wǎng)管模塊提交。主網(wǎng)管模塊一方面需要輪詢自己機(jī)架上的網(wǎng)管信息，另一方面還需收集所有從子架上的信息，然后匯總并提交給網(wǎng)管服務(wù)器。如武漢烽火網(wǎng)絡(luò)所提供的OL200系列網(wǎng)管型光纖收發(fā)器產(chǎn)品支持1（主） 9（從）的網(wǎng)管結(jié)構(gòu)，一次性最多可管理150個(gè)光纖收發(fā)器。

用戶端網(wǎng)管主要可以分為三種方式：第一種是在局端和客戶端設(shè)備之間運(yùn)行特定的協(xié)議，協(xié)議負(fù)責(zé)向局端發(fā)送客戶端的狀態(tài)信息，通過局端設(shè)備的CPU來處理這些狀態(tài)信息，并提交給網(wǎng)管服務(wù)器；第二種是局端的光纖收發(fā)器可以檢測(cè)到光口上的光功率，因此當(dāng)光路上出現(xiàn)問題時(shí)可根據(jù)光功率來判斷是光纖上的問題還是用戶端設(shè)備的故障；第三種是在用戶端的光纖收發(fā)器上加裝主控CPU，這樣網(wǎng)管系統(tǒng)一方面可以監(jiān)控到用戶端設(shè)備的工作狀態(tài)，另外還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配置和遠(yuǎn)程重啟。在這三種用戶端網(wǎng)管方式中，前兩種嚴(yán)格來說只是對(duì)用戶端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，而第三種才是真正的遠(yuǎn)程網(wǎng)管。但由于第三種方式在用戶端添加了CPU，從而也增加了用戶端設(shè)備的成本，因此在價(jià)格方面前兩種方式會(huì)更具優(yōu)勢(shì)一些。目前大多數(shù)廠商的網(wǎng)管系統(tǒng)都是基于SNMP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上開發(fā)的，支持包括Web、Telnet、CLI等多種管理方式。管理內(nèi)容多包括配置光纖收發(fā)器的工作模式，監(jiān)視光纖收發(fā)器的模塊類型、工作狀態(tài)、機(jī)箱溫度、電源狀態(tài)、輸出電壓和輸出光功率等等。隨著運(yùn)營(yíng)商對(duì)設(shè)備網(wǎng)管的需求愈來愈多，相信光纖收發(fā)器的網(wǎng)管將日趨實(shí)用和智能。

按電源分類

內(nèi)置電源光纖收發(fā)器：內(nèi)置開關(guān)電源為電信級(jí)電源

外置電源光纖收發(fā)器：外置變壓器電源多使用在民用設(shè)備上

按電源來分，可以分為內(nèi)置電源和外置電源兩種。其中內(nèi)置開關(guān)電源為電信級(jí)電源，而外置變壓器電源多使用在民用設(shè)備上。前者的優(yōu)勢(shì)在于能支持超寬的電源電壓，更好地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、濾波和設(shè)備電源保護(hù)，減少機(jī)械式接觸造成的外置故障點(diǎn)；后者的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備體積小巧和價(jià)格便宜。

開放分類:

通訊，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，傳輸介質(zhì)，光導(dǎo)纖維

相關(guān)條目

光電轉(zhuǎn)換器無線網(wǎng)絡(luò)光無源器件光纖電纜載波海底光纜雙絞線電纜cablemodem光通信光纜射頻

光纖”在漢英詞典中的解釋：百度詞典