光纤传输的基础知识

光纤传输的基础知识

什么是传输:
    传输网络是电信网络的重要组成部分，它已不是以往简单的电信支撑网络，已经成为电信运营商实现电信业务的另一个重要业务网络。 一般来讲，传输网络由三个层面构成         底层：包括管道段，人井、手井、管孔/子管孔、线杆、引上井、标石等基础设施，还包括局站、机房等空间资源，它们为上层设备（DWDM/SDH/PDH/ODF/DDF等）、电缆、光缆等提供承载服务。        中间层：包括电缆、光缆、光缆段、电缆段、纤芯、ODF、DDF、交接箱、分线盒、光交接箱、光分歧接头、接线盒等，它们为上层传输逻辑网络提供承载服务。        上层：包括各类传输网络设备和网络连接（DWDM/SDH/PDH），以及传输网络的逻辑资源，如：波分复用设备、传输复用设备，交叉设备、中继设备（TM、ADM、DXC、REG）等以及波道、通道、电路等。
传输实现的方式和原理:
    工作层面（OSI）：物理层（BIT）、数据链路层（FRAME）物理介质（有线传输介质和无线传输介质 ）：双绞线、同轴电缆、光缆、微波等

传输系统
    DWDM：密集波分复用传输系统
    SDH：（光）同步数字传输体制（协议）
    PDH：准同步数字传输体制（协议）

光纤通信概论:
概念：以光为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信的目的
光纤通信系统的基本组成：光发送机，光接受机，光纤，如图

光纤的工作波长（工作窗口）

光纤的分类:
按折射率分布分类：阶跃光纤和渐变光纤

按传播模式分类：单模光纤和多模光纤

阶跃光纤和渐变光纤:在纤芯与包层区域内，其折射率分布分别是均匀的，其值分别为n1 与n2，但在纤芯与包层的分界处，其折射率的变化是阶跃的.

光纤轴心处的折射率最大（n1），而沿剖面径向的增加而逐渐变小，其变化规律一般符合抛物线规律，到了纤芯与包层的分界处，正好降到与包层区域的折射率n2 相等的数值；在包层区域中其折射率的分布是均匀的即为n2。

单模和多模光纤:
    光是一种频率极高（3×1014 赫兹）的电磁波，当它在波导──光纤中传播时，根据波动光学理论和电磁场理论，需要用麦克斯韦式方程组来解决其传播方面的问题。而通过繁琐地求解麦氏方程组之后就会发现，当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等（其中m、n=0、1、2、3、……）。其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模.光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相比拟时，如芯径d1 在5～10 微米范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。
    由于它只允许一种模式在其中传播，从而避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。  当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1 微米），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式，这样的光纤叫做多模光纤。
    不同的传播模式会具有不同的传播速度与相位，因此经过长距离的传输之后会产生时延，导致光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。通过渐变光纤减少模式色散，增加容量。
光纤性能参数:

光缆:

光缆结构: