光纖簡介

光纖簡介

一、光纖概述

光纖是光導纖維的簡寫，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成的光傳導工具。微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常，光纖一端的發射裝置使用發光二極管（light emitting diode,LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。

二、光纖工作波長

光是一種電磁波?？梢姽獠糠?span>波長范圍是：390nm—760nm(納米)，大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖的工作波長有短波長0.85μm、長波長1.31μm和1.55μm。光纖損耗一般是隨波長加長而減小，0.85μm的損耗為2.5dB/km，1.31μm的損耗為0.35dB/km，1.55μm的損耗為0.20dB/km，這是光纖的最低損耗，波長1.65μm以上的損耗趨向加大。

三、光纖分類

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

（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（0.85μm、1.3μm、1.55μm）。

（2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

（3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。

（4）原材料：石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復合材料光纖（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材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。

（5）制造方法：預塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學汽相沉積（CVD）等，拉絲法有管律法（Rod intube）和雙坩鍋法等。

四、單模光纖與多模光纖

光纖是一種光波導，因而光波在其中傳播也存在模式問題。所謂“?！笔侵敢砸欢ń撬俣冗M入光纖的一束光。模式是指傳輸線橫截面和縱截面的電磁場結構圖形，即電磁波的分布情況。一般來說，不同的模式有不同的的場結構，且每一種傳輸線都有一個與其對應的基?；蛑髂??；Ｊ墙刂共ㄩL最長的模式。除基模外，截止波長較短的其它模式稱為高次模。

根據光纖能傳輸的模式數目，可將其分為單模光纖和多模光纖。多模光纖允許多束光在光纖中同時傳播，從而形成模分散（因為每一個模光進入光纖的角度不同它們到達另一端點的時間也不同，這種特征稱為模分散）。模分散技術限制了多模光纖的帶寬和距離。單模光纖只能允許一束光傳播，所以單模光纖沒有模分散特性。

（1）單模光纖

單模光纖(Single Mode Fiber)的中心高折射率玻璃芯直徑有三種型號：8μm、9μm和10μm，只能傳一種模式的光。相同條件下，纖徑越小衰減越小，可傳輸距離越遠。中心波長為1310nm或1550nm。單模光纖用激光器作為光源。單模光纖用于主干、大容量、長距離的系統。

單?？诎l射功率范圍一般在0dBm左右，一些超長距接口會高達+5dBm，接收功率的范圍在-23 dBm到0dBm之間。（注：最大可接收功率叫做過載光功率，最小可接收功率叫做接收靈敏度。工程上要求正常工作接收光功率小于過載光功率3－5dBm，大于接收靈敏度3－5dBm。一般來講不管單模接口還是多模接口，實際接收功率在-5至-15dBm之間算比較合理的工作范圍。）

單模光纖模間色散很小，適用于遠程通訊，但還存在著材料色散和波導色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩定性要好。

（2）多模光纖

多模光纖(Multi Mode Fiber)的中心高折射率玻璃芯直徑有兩種型號：62.5μm和50μm，可傳多種模式的光。中心波長為多為850nm，也有用1310nm。多模光纖用發光二極管作為光源。多模光纖用于小容量，短距離的系統。

多?？诎l射功率比單?？谛?，與GBIC或SFP的型號直接相關，一般在-9.5dBm到-4dBm之間；多?？诮邮展β室话阍?span>-20dBm到0dBm之間。（注：最大可接收功率叫做過載光功率，最小可接收功率叫做接收靈敏度。工程上要求正常工作接收光功率小于過載光功率3－5dBm，大于接收靈敏度3－5dBm。一般來講不管單模接口還是多模接口，實際接收功率在-5至-15dBm之間算比較合理的工作范圍。）

多模光纖模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。

新一代多模光纖是一種50/125μm，漸變折射率分布的多模光纖。采用50μm芯徑原因有：（1）50μm光纖中傳輸模的數目大約是62.5μm多模光纖中傳輸模的1/2.5。這可有效降低多模光纖的模色散，增加帶寬。對850nm波長，50/125μm比62.5/125μm多模光纖帶寬可增加三倍（500MHz.km比160MHz.km）。（2）以前，LED光源的輸出功率低，發散角大，連接器損耗大，使用芯徑和數值孔徑大的光纖以使盡多光功率注入是必須考慮的，因此62.5μm多模光纖應用較廣。隨著技術的進步，LED輸出功率和發散角的改進、連接器性能的提高，尤其是使用了VCSEL，光功率注入已不成問題。

（3）光纖標識

單模光纖上印的型號字有：SM、Single Mode Fiber、9/125、B1.1、LX、等，單模跳纖多為黃色。（注：1表示中心束管，B表示單模）

多模光纖上印的型號字有：MM、Multi Mode Fiber、A1a、50/125、A1b、62.5/125、SX等，單模跳纖多為橙色。（注：A表示多模，a表示50/125，b表示62.5/125）

SX/LH表示可以使用單?；蚨嗄９饫w。

五、跳纖與尾纖

光纖跳線：來做從設備到光纖布線鏈路的跳接線。有較厚的保護層，一般用在光端機和終端盒之間的連接。(也就是雙頭)

下圖為集中常見的跳線。

光纖尾纖：只有一端有連接頭，而另一端是一根光纜纖芯的斷頭，通過熔接與其他光纜纖芯相連，常出現在光纖終端盒內，用于連接光纜與光纖收發器）（也就是單頭）。

在生產中，為了便于測試，均生產為跳纖，即兩頭均有光纖連接器，施工時，從中間剪斷，一根跳纖即成了兩根尾纖。

在表示尾纖接頭的標注中，我們常能見到“FC/PC”，“SC/PC”等，其含義如下：“/”前面部分表示尾纖的連接器型號，“/”后面表明光纖接頭截面工藝，即研磨方式。

“PC”：接頭截面是平的，在電信運營商的設備中應用得最為廣泛。

“APC”：接頭采用帶傾角的端面，斜度一般看不出來，可使反射光不沿原路徑返回。在廣電和早期的CATV中應用較多。它可以改善電視信號的質量，主要原因是電視信號是模擬光調制，當接頭耦合面是垂直的時候，反射光沿原路徑返回。一般數字信號一般不存在此問題。

“UPC”：它的衰耗比PC要小，一般有特殊需求的設備的法蘭盤為FC/UPC。國外廠家ODF架內部跳纖用的就是FC/UPC，可提高ODF設備自身的指標。

六、光纖接頭與光纖連接器

光纖連接器（也叫光纖適配器、法蘭盤）是光纖與光纖之間進行可拆卸（活動）連接的器件，它是把光纖的兩個端面精密對接起來，以使發射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對系統造成的影響減到最小。在一定程度上，光纖連接器也影響了光傳輸系統的可靠性和各項性能。

在實際應用過程中，我們一般按照光纖連接器結構的不同來加以區分。下面是一些目前比較常見的光纖接口和光纖連接器。

(1)FC型：

FC（Ferrule Connector縮寫）型接頭是圓型帶螺紋的金屬接頭，緊固方式為螺絲扣。一般在ODF側采用(配線架上用的最多)，有一螺帽擰到適配器上，優點是牢靠、防灰塵，缺點是安裝時間稍長。左圖為FC型接頭，右圖為FC光纖適配器。

（2）SC型：

SC接頭是卡接式方型塑料接頭，所采用的插針與耦合套筒的結構尺寸與FC型完全相同，其中插針的端面多采用PC或APC型研磨方式；緊固方式是采用插拔銷閂式，不需旋轉。SC接頭直接插拔，使用很方便，缺點是容易掉出來，一般用于傳輸設備側光接口。1×9光模塊、GBIC光模塊都采用SC型接頭。下圖為SC型接頭。

下面圖片，左圖為SC單模雙工適配器，右圖為SC單模單工適配器。

（3）ST型

ST接頭是卡接式圓形外殼的金屬接頭，緊固方式為螺絲扣，常用于光纖配線架。ST頭插入后旋轉半周有一卡口固定，缺點是容易折斷。下面左圖為ST接頭，右圖為ST連接器。

說明：ST連接器的芯外露，SC連接器的芯在接頭里面。對于10Base-F連接來說，連接器通常是ST類型的；對于100Base-FX來說，連接器大部分情況下為SC類型的。

(4)LC型

LC接頭是小方型的塑料接頭，與SC接頭形狀相似，較SC接頭小一些，采用操作方便的模塊化插孔（RJ）閂鎖機理制成。SFP模塊采用LC型接頭。在單模SFF方面，LC類型的連接器實際已經占據了主導地位，在多模方面的應用也增長迅速。路由器常用。下面左圖為LC接頭，右圖為SC接頭。

下面左圖是LC單模雙光光纖適配器，右圖為LC單模單工光纖適配器。

(5)MT-RJ型

MT-RJ接頭是方型精密塑膠接頭，起步于NTT開發的MT連接器，帶有與RJ-45型LAN電連接器相同的閂鎖機構，通過安裝于小型套管兩側的導向銷對準光纖。MT-RJ接口的尺寸與標準電話插口的尺寸相當，可裝入常規的RJ-45面板和配線架模塊中。為便于與光收發信機相連，連接器端面光纖為雙芯（間隔0.75mm）排列設計，是主要用于數據傳輸的下一代高密度光纖連接器。左圖為MT-RJ接頭，右圖為MT-RJ連接器。

(6) 雙錐型（Biconic Connector）

這類光纖連接器中最有代表性的產品由美國貝爾實驗室開發研制，它由兩個經精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個內部裝有雙錐形塑料套筒的耦合組件組成。

(7) DIN47256型

這是一種由德國開發的連接器。這種連接器采用的插針和耦合套筒的結構尺寸與FC型相同，端面處理采用PC研磨方式。與FC型連接器相比，其結構要復雜一些，內部金屬結構中有控制壓力的彈簧，可以避免因插接壓力過大而損傷端面。另外，這種連接器的機械精度較高，因而介入損耗值較小。

(8)MU型

MU（Miniature unit Coupling）連接器是以目前使用最多的SC型連接器為基礎，由NTT研制開發出來的世界上最小的單芯光纖連接器，。該連接器采用1.25mm直徑的套管和自保持機構，其優勢在于能實現高密度安裝。利用MU的l.25mm直徑的套管，NTT已經開發了MU連接器系列。它們有用于光纜連接的插座型連接器（MU-A系列）；具有自保持機構的底板連接器（MU-B系列）以及用于連接LD／PD模塊與插頭的簡化插座（MU-SR系列）等。隨著光纖網絡向更大帶寬更大容量方向的迅速發展和DWDM技術的廣泛應用，對MU型連接器的需求也將迅速增長。