光纤通信基本原理光纤技术的组成原理

光缆的工作原理是什么？

光缆(optical fiber cable)是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件。光缆主要是由光导纤维（细如头发的玻璃丝）和塑料保护套管及塑料外皮构成，光缆内没有金、银、铜铝等金属，一般无回收价值。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。 即：由光纤（光传输载体）经过一定的工艺而形成的线缆。光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。 1.按照传输性能、距离和用途的不同，光缆可以分为用户光缆、市话光缆、长途光缆和海底光缆。 2.按照光缆内使用光纤的种类不同，光缆又可以分为单模光缆和多模光缆。 3.按照光缆内光纤纤芯的多少，光缆又可以分为单芯光缆、双芯光缆等。 4.按照加强件配置方法的不同，光缆可分为中心加强构件光缆、分散加强构件光缆、护层加强构件光缆和综合外护层光缆。 5.按照传输导体、介质状况的不同，光缆可分为无金属光缆、普通光缆、综合光缆（主要用于铁路专用网络通信线路）。 6.按照铺设方式不同，光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。 7.按照结构方式不同，光缆可分为扁平结构光缆、层绞式光缆、骨架式光缆、铠装光缆和高密度用户光缆。~~ 施工

光纤技术的组成原理

光纤技术一般由三部分组成：光信号发送端：用于传送光信号的光纤；光信号接收端。光信号发送端的功能是将待传输的电信号经电光转换器件转换为光信号，目前，发送端电光转换器件一般采用发光二极管或半导体激光管。发光二极管的输出光功率较小，信号调制速率相对低，但价格便宜，其输出光功率与驱动电流在一定范围内基本上呈线性关系，比较适宜于短距离、低速、模拟信号的传输；激光二极管输出功率大，信号调制速率高，但价格较高，适宜于远距离、高速、数字信号的传输。光纤的功能是将发送端光信号以尽可能小的衰减和失真传送到光信号接收端，目前光纤一般采用在近红外波段 0.84µm、1.31µm、1.55µm有良好透过率的多模或单模石英光纤。光信号接收端的功能是：将光信号经光电转换器件还原为相应的电信号，光电转换器件一般采用半导体光电二极管或雪崩光电二极管。组成光纤传输系统光源的发光波长必须与传输光纤呈现低损耗窗口的波段、光电检测器件的峰值响应波段匹配。发送端电光转换器件采用中心发光波长为0.84µm的高亮度近红外半导体发光二极管，传输光纤采用多模石英光纤，接收端光电转换器件采用峰值响应波长为0.8µm至0.9µm的硅光电二极管。下面对各部分作进一步介绍。 目前用于光通讯的光纤一般采用石英光纤，它是在折射率n2较大的纤芯内部，覆上一层折射率n1较小的包层，光在纤芯与包层的界面上发生全反射而被限制在纤芯内传播，如图五所示，光纤实际上是一种介质波导，光被闭锁在光纤内，只能沿光纤传输，光纤的芯径一般从几微米至几百微米，按照传输光模式可分为多模光纤和单模光纤，按照光纤折射率分布方式不同可以分为折射率阶跃型和折射率渐变型光纤。折射率阶跃型光纤包含两种圆对称的同轴介质，两者都质地均匀，但折射率不同，外一层折射率低于内层折射率。 梯度折射率光纤是一种折射率沿光纤横截面渐变的光纤，这样改变折射率的目的是使各种模传播的群速相近，从而减小模色散增加通讯带宽。多模折射率阶跃型光纤由于各模传输的群速度不同而产生模间色散，传输的带宽受到限制。多模折射率渐变型光纤由于其折射率特殊分布使各模传输的群速度一样而增加信号传输的带宽，单模光纤是只传输单种光模式的光纤，单模光纤可传输信号带宽最高，目前长距离光通讯大都采用单模光纤。 石英光纤的主要技术指标有衰减特性，数值孔经和色散等。 数值孔径：数值孔径描述光纤与光源、探测器和其他光学器件耦合时特性。它的大小反映光纤收集光的能力，如图5所示，在立体角2θmax范围内入射到光纤端面的光线在光纤内部界面产生全反射而得以传输，在2θmax范围外入射到光纤端面的光线则在光纤内部界面不产生全反射而是透射到包层而马上被衰减掉，光纤的数值孔经定义为：NA=Sinθmax，它的值一般在0．1～0．6之间，对应的θmax在90～330，多模光纤具有较大的数值孔径，单模光纤的数值孔经相对较小，所以一般单模光纤需用LD半导体激光器作为其光源。