光纤

光纤

微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。

通常光纤与光缆两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。光纤外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。

光缆分为：缆皮、芳纶丝、缓冲层和光纤。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。

在多模光纤中，芯的直径是50μm和62.5μm两种， 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm，常用的是9/125μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 俗称包层，包层使得光线保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，即涂覆层，用来保护包层。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。

说明：9/125μm指光纤的纤核为9μm，包层为125μm，9/125μm是单模光纤的一个重要的特征，50/125μm指光纤的纤核为50μm，包层为125μm，50/125μm是多模光纤的一个重要的特征。

其中金砖国家光缆计划是直接连通5个金砖国家的海底光缆项目，将于2014年初开工，2015年中启用。该项目总长3.4万千米，其中直接连通5个金砖国家的海底光缆长约2.4万千米。

2013年，全球100G光纤的收入预计将首次超过10亿美元。该公司分析了2013年一季度全球光网络市场的财务结果，发现了一些趋势，包括一个令人失望的趋势，即市场的总体增长仍然是困难的，只有日本的富士公司利润逐年增长。

虽然光纤市场在第一季度出现衰退的情况并不少见，但这次下降令人担忧是因为这已经是连续第五个季度市场有所下降，并且季度收入达到六年来的最低值。

100G光纤的情况较为乐观，不管环比、同比都表现出强劲增长。2013年一季度，100G光纤的出货量较2012年四季度增长了41%，收入较2012年四季度增长了24%。以此计算，年收入有望首次超过10亿美元。2013年一季度，有20家供应商出售100G光纤，将有更多的厂商加入市场竞争。供应商持谨慎乐观的态度，短期订单量看涨，长期订单量并不乐观。

根据不同光纤的分类标准的分类方法，同一根光纤将会有不同的名称。

按光纤的材料分类

按照光纤的材料，可以将光纤的种类分为石英光纤和全塑光纤。

石英光纤一般是指由掺杂石英芯和掺杂石英包层组成的光纤。这种光纤有很低的损耗和中等程度的色散。通信用光纤绝大多数是石英光纤。

全塑光纤是一种通信用新型光纤，尚在研制、试用阶段。全塑光纤具有损耗大、纤芯粗（直径100～600μm）、数值孔径（NA）大（一般为0.3～0.5，可与光斑较大的光源耦合使用）及制造成本较低等特点。目全塑光纤适合于较短长度的应用，如室内计算机联网和船舶内的通信等。

按光纤剖面折射率分布分类

按照光纤剖面折射率分布的不同，可以将光纤的种类分为阶跃型光纤和渐变型光纤。

按传输模式分类

按照光纤传输的模式数量，可以将光纤的种类分为多模光纤和单模光纤。

单模光纤是只能传输一种模式的光纤。单模光纤只能传输基模（最低阶模），不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的模场直径仅几微米（μm），其带宽一般比渐变型多模光纤的带宽高一两个数量级。因此，它适用于大容量、长距离通信。

按照国际标准规定分类（按照ITU-T 建议分类）

为了使光纤具有统一的国际标准，国际电信联盟（ITU-T）制定了统一的光纤标准（G 标准）。按照ITU-T 关于光纤的建议，可以将光纤的种类分为：

G.651 光纤（50/125μm 多模渐变型折射率光纤）

G.652 光纤（非色散位移光纤）

G.653 光纤（色散位移光纤DSF）

G.654 光纤（截止波长位移光纤）

G.655 光纤（非零色散位移光纤）。

为了适应新技术的发展需要，G.652 类光纤已进一步分为了G.652A、G.652B、G.652C 三个子类，G.655 类光纤也进一步分为了G.655A、G.655B 两个子类。

按照IEC 标准分类，IEC 标准将光纤的种类分为

A 类多模光纤：

A1a 多模光纤（50/125μm 型多模光纤）

A1b 多模光纤（62.5/125μm 型多模光纤）

A1d 多模光纤（100/140μm 型多模光纤）

B 类单模光纤：

B1.1 对应于G652 光纤，增加了B1.3 光纤以对应于G652C 光纤

B1.2 对应于G654 光纤

B2 光纤对应于G.653 光纤

B4 光纤对应于G.655 光纤

1、频带宽

频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。在VHF频段，载波频率为48．5MHz～300Mhz。带宽约250MHz，只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000GHz，比VHF频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达30000GHz。目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分(多模光纤的频带约几百兆赫，好的单模光纤可达10GHz以上)，采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。

2．损耗低

在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800MHz信号时，每公里的损耗都在40dB以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输1、31um的光，每公里损耗在0．35dB以下若传输1．55um的光，每公里损耗更小，可达0．2dB以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

3．重量轻

因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um～10um，外径也只有125um，加上防水层、加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。

4．抗干扰能力强

因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。

5．保真度高

因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。实际测试表明，好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C／CTB在70dB以上，交调指标cM也在60dB以上，远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。

6．工作性能可靠

我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达50万～75万小时，其中寿命最短的是光发射机中的激光器，最低寿命也在10万小时以上。故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。

7．成本不断下降

目前，有人提出了新摩尔定律，也叫做光学定律（Optical Law）。该定律指出，光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。光通信技术的发展，为Internet宽带技术的发展奠定了非常好的基础。这就为大型有线电视系统采用光纤传输方式扫清了最后一个障碍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今后光纤传输将占绝对优势，成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。 　　结构原理 光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。内层为光内芯，直径在几微米至几十微米，外层的直径0.1～0.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1％。根据光的折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。这时光线在界面经过无数次的全反射，以锯齿状路线在内芯向前传播，最后传至纤维的另一端。这种光导纤维属皮芯型结构。若内芯玻璃折射率是均匀的，在界面突然变化降低至外层玻璃的折射率，称为阶跃型结构。如内芯玻璃断面折射率从中心向外变化到低折射率的外层玻璃，称为梯度型结构。外层玻璃具有光绝缘性和防止内芯玻璃受污染。另一类光导纤维称自聚焦型结构，它好似由许多微双凸透镜组合而成，迫使入射光线逐渐自动地向中心方向会聚，这类纤维中心的折射率最高，向四周连续均匀地减少，至边缘为最低。

光及其特性：

1.光是一种电磁波

可见光部分波长范围是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。光纤中应用的是：850，1310，1550三种。

2.光的折射，反射和全反射。

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率），相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基于以上原理而形成的。 　　1.光纤结构： 　　光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中 间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。

2.数值孔径：

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同（AT&T CORNING）。

3.光纤的种类：

A.按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。 　　单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳纤用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。

多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳纤用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。

B.按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。

色散位移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。

C.按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。

渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

4.常用光纤规格：

单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm，欧洲标准

62.5/125μm，美国标准

工业，医疗和低速网络：100/140μm，200/230μm

塑料：98/1000μm，用于汽车控制

光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是光纤使用中引起传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗（光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗）和非接续损耗（弯曲损耗和其它施工因素和应用环境所造成的损耗）两类。 光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。

1、接续损耗及其解决方案

1.1接续损耗

光纤的接续损耗主要包括：光纤本征因素造成的固有损耗和非本征因素造成的熔接损耗及活动接头损耗三种。

（1） 光纤固有损耗 主要源于光纤模场直径不一致；光纤芯径失配；纤芯截面不圆；纤芯与包层同心度不佳四点；其中影响最大的是模场直径不一致。

（2）熔接损耗 非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位；轴心（折角）倾斜；端面分离（间隙）；光纤端面不完整；折射率差；光纤端面不清洁以及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等其他因素造成。

（3）活动接头损耗 非本征因素的活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素（如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等）造成。

1.2解决接续损耗的方案

（1）工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤 一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。

（2）光缆施工时应严格按规程和要求进行

配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥500米），以尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。

（3）挑选经验丰富训练有素的接续人员进行接续和测试

接续人员的水平直接影响接续损耗的大小，接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程进行接续，严格控制接头损耗，熔接过程中时刻使用光域反射仪（OTDR）进行监测（接续损耗≤0.08dB/个），不符合要求的应重新熔接。使用光时域反射仪（OTDR）时，应从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，消除单向OTDR测量的人为因素误差。

（4）保证接续环境符合要求

严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。接续环境温度过低时，应采取必要的升温措施。

（5）制备完善的光纤端面

光纤端面的制备是光纤接续最为关键的工序。光纤端面的完善与否是决定光纤接续损耗的重要原因之一。优质的端面应平整，无毛刺、无缺损，且与轴线垂直，光纤端面的轴线倾角应小于0.3度，呈现一个光滑平整的镜面，且保持清洁，避免灰尘污染。应选用优质的切割刀，并正确使用切割刀切割光纤。裸纤的清洁、切割和熔接应紧密衔接，不可间隔过长。移动光纤时要轻拿轻放，防止与其他物件擦碰而损伤光纤端面。

（6）正确使用熔接机

正确使用熔接机是降低光纤接续损耗的重要保证和关键环节。

①应严格按照熔接机的操作说明和操作流程，正确操作熔接机。

②合理放置光纤，将光纤放置到熔接机的V型槽中时，动作要轻巧。这是因为对纤芯直径为10 nm的单模光纤而言，若要熔接损耗小于0.1dB，则光纤轴线的径向偏移要小于0.8nm。

③根据光纤类型正确合理地设置熔接参数（预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等）。

④在使用中和使用后应及时去除熔接机中的灰尘（特别是夹具、各镜面和ｖ型槽内的粉尘和光纤碎末）。

⑤熔接机电极的使用寿命一般约2000次，使用时间较长后电极会被氧化，导致放电电流偏大而使熔接损耗值增加。此时可拆下电极，用蘸酒精的医用脱脂棉轻轻擦拭后再装到熔接机上，并放电清洗一次。若多次清洗后放电电流仍偏大，则须重新更换电极。

（7）尽量选用优质合格的活动连接器，保证连接器性能指标符合相关规定活动接头的插入损耗应控制在0.3 dB/个以下（甚至更低），附加损耗不大于0.2 dB/个

（8）活动接头应接插良好、耦合紧密，防止漏光现象

（9）保证活动连接器清洁

施工、维护中应注意清洗插头和适配器（法兰盘）并保证机房和设备环境的清洁，严防插头和适配器（法兰盘）有污物和灰尘，尽量减少散射损耗。

2、非接续损耗及其解决方案

2.1非接续损耗

光纤使用中引起的非接续损耗主要有弯曲损耗和其它施工因素及应用环境造成的损耗。

（1）弯曲造成的辐射损耗 当光纤受到很大的弯折，弯曲半径与其纤芯直径具有可比性时，它的传输特性会发生变化。大量的传导模被转化成辐射模，不再继续传输，而是进入包层被涂覆层或包层吸收，从而引起光纤的附加损耗。光纤的弯曲损耗有宏弯曲损耗和微弯曲损耗两种类型。

①宏弯损耗 光纤的曲率半径比光纤直径大的多的弯曲（宏弯）引起的附加损耗，主要原因有：路由转弯和敷设中的弯曲；光纤光缆的各种预留造成的弯曲（预留圈、各种拿弯、自然弯曲）；接头盒中光纤的盘留、机房及设备内尾纤的盘绕等。

②微弯损耗 光纤轴产生μm级的弯曲（微弯）引起的附加损耗，主要原因有：光纤成缆时，支承表面微小的不规则引起各部分应力不均匀而形成的随机性微弯；纤芯与包层的分界面不光滑形成的微弯；光缆敷设时，各处张力不均匀而形成的微弯；光纤受到的侧压力不均匀而形成的微弯；光纤遇到温度变化，因热胀冷缩形成的微弯。

（2）其它施工因素和应用环境造成的损耗

①不规范的光缆上架引起的损耗。层绞式松套结构光缆容易产生此类损耗，原因在于，其一是光缆上架处多根松套管相互扭绞；其二是使用扎带将松套管绑扎到接头盒的容纤盘卡口时，使松套管出现急弯；其三是光缆上架时金属加强构件与光纤松套管出现上下错位。这些因素会引起损耗增大。

②热缩不良的热熔保护引起的损耗。原因主要有，其一是热熔保护管自身的质量问题，热熔后出现扭曲，产生气泡；其二是熔接机的加热器加热时，加热参数设置不当，造成热熔保护管变形或产生气泡；其三是热缩管不干净、有灰尘或沙砾，热熔时对接续点有损伤，引起损耗增大。

③直埋光缆不规范施工引起的损耗。原因在于，其一是光缆埋深不够，受到载重物体碾压后受损；其二是光缆路由选择不当，因环境和地形变化使光缆受到超出其容许负荷范围的外力；其三是光缆沟底不平，光缆出现拱起、挂起现象，回填后有残余应力；其四是其它原因造成光缆外护层受损伤而进水，造成氢损。

④架空光缆不规范施工引起的损耗。原因主要有，其一是在光缆敷设施工中，光缆打小圈、弯折、扭曲及打背扣，牵引时猛拉、出现浪涌，瞬间最大牵引力过大；其二是光缆挂钩使用不当，卡挂方向不一致出现蛇行弯，间隔过于稀疏，光缆因垂度过大而受力；其三是盘留于杆上的光缆未固定牢固，光缆受到长期外力和短期冲击力而遭到损伤；其四是光缆布防太紧，没考虑光缆的自然伸长率；其五是其它原因造成光缆外护层受损伤而进水，造成氢损。

⑤管道光缆不规范施工引起的损耗。原因在于，其一是光缆采用网套法布防时，牵引速度控制不好，光缆出现打背扣、浪涌；其二是穿放光缆时，没有布防塑料子管，光缆被擦伤；其三是其它原因造成光缆外护层受损伤而进水，造成氢损。

⑥机房、设备内尾纤和光纤跳线绑扎、盘绕不规范，出现交叉缠绕等现象造成损耗。

⑦光缆接头盒质量不良，接头盒封装、安装不规范，因外界作用造成接头盒受到损伤等，造成进水而出现氢损。

⑧光缆在架设过程中的拉伸变形，接续盒中夹固光缆压力太大，容纤盘中热熔管卡压过紧，容纤盘中光纤盘绕不规范等引起的损耗。

2.2解决非接续损耗的方案

（1）工程查勘设计、施工中，应选择最佳路由和线路敷设方式。

（2）组建、选择一支高素质的施工队伍，保证施工质量，这一点至关重要，任何施工中的疏忽都有可能造成光纤损耗增大。

（3）设计、施工、维护中，积极采取切实有效的光缆线路 “四防”措施（防雷、防电、防蚀、防机械损伤），加强防护工作。

（4）使用支架托起缆盘布放光缆，不要把缆盘放倒后采用类似从线轴上放的办法布放光缆，不要让光缆受到扭力。光缆布放时，应统一指挥，加强联络，要采用科学合理的牵引方法。布防速度不应过快；连续布防长度不宜过长，必要时应采用倒“8”字，从中间向两头布放。在拐弯处等有可能损伤光缆的地方一定要小心并采取必要的保护手段。遇到在闹市区布放光缆等需要临时盘放光缆的情况时，使用8字形盘留，不让光缆受到扭力。

（5）光缆布放时，必须注意允许的额定拉力和弯曲半径的限制，在光缆敷设施工中，严禁光缆打小圈及弯折、扭曲，防止打背扣和浪涌现象。牵引力不超过光缆允许的80％，瞬间最大牵引力不超过100％，牵引力应加在光缆的加强件上，特别注意不能猛拉和发生扭结现象。光缆转弯时弯曲半径应不小于光缆外径的15～20倍。

（6）不要使用劣质的，尤其是已经弯曲变形的热缩套管，这样的套管在热缩时内部会产生应力，施加在光纤上使损耗增加。携带、存放套管时，注意清洁，不要让异物进入套管。

（7）在接续操作时，要根据收容盘的尺寸决定开剥长度，尽量开剥长一些，使光纤较从容的盘绕在收盘内（盘留长度为60～100cm）。应该重视熔接后光纤的收容（光纤的盘纤和固定），盘纤时，盘圈的半径越大，弧度越大，整个线路的损耗越小，所以一定要保持一定的半径（R≥40mm），避免产生不必要的损耗，大芯数光缆接续的关键在收容。接续操作时，开缆刀切入光缆的深度要把握好，不要把松套管压扁使光纤受力。采用合格接头材料并按照规范和操作要求，正确封装、安装接头盒。

（8）机房内尽量整洁，尾纤应该有圈绕带保护，或单独给尾纤使用一个线，不使尾纤之间或与其他连线之间交叉缠绕，也尽量不要把尾纤（即使是临时使用）放在脚可以踩到的地方。光缆终端时注意避免跳线在走线中出现直角，特别是不应用塑料带将跳线扎成为直角，否则光纤因长期受应力影响引起损耗增大。跳线在拐弯时应走曲线，弯曲半径应不小于40ｍｍ。布放中要保证跳线不受力、不受压，以避免跳线长期的应力疲劳。光纤成端操作（ODF）时，不要将尾纤捆扎太紧。

（9）加强光缆线路的日常维护和技术维修工作。

光纤入户（FTTH）是信息时代发展的必然，光网络互联是数字地球的明天。伴随着各级各类光纤通信网络的大量建设和运行，正视和解决光纤使用中引起的传输损耗问题必将在光纤通信工程设计、施工、维护中极大地改善和优化光纤通信网络传输性能。

造成光纤衰减的主要因素有：本征，弯曲，挤压，杂质，不均匀和对接等。

光纤本征

是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。

光纤弯曲

光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成的损耗。

光纤挤压

光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。

光纤杂质

光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。

光纤不均匀

光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。

光纤对接

光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8μm），端面与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。

光纤人为衰减

在实际的工作中，有时也有必要进行人为的光纤衰减，如用于光通信系统当中的调试光功率性能、调试光纤仪表的定标校正，光纤信号衰减的光纤衰减器。

在实际应用中，光纤与光纤的连接，一般采用热熔接和冷接两种方法来进行施工。

光纤热熔接法

使用光纤熔接机的高压电弧将两根光纤熔化后连接起来，这种方法早期一般用于长距离通讯施工，不过随着国民对网速需求的提高和光纤入户的兴起，热熔接法也用于短距离光纤铺设施工（如小区宽带网和光纤入户等），已成为国际上主流的光纤施工方法。

光纤冷接法

冷接法是相对于热熔接法而言的，指不需要高压电弧放电来融化光纤，而使用光纤冷接子来将光纤连接起来或将光纤接入到光通讯设备中。

通信中所用的光纤一般是石英光纤。石英的化学名称叫二氧化硅（SiO2），它和我们日常用来建房子所用的砂子的主要成分是相同的。但是普通的石英材料制成的光纤是不能用于通信的。通信光纤必须由纯度极高的材料组成；不过，在主体材料里掺入微量的掺杂剂，可以使纤芯和包层的折射率略有不同，这是有利于通信的。

VAD法制光纤预制棒

制造光纤的方法很多，主要有：管内CVD（化学汽相沉积）法，棒内CVD法，PCVD（等离子体化学汽相沉积）法和VAD（轴向汽相沉积）法。但不论用哪一种方法，都要先在高温下做成预制棒，然后在高温炉中加温软化，拉成长丝，再进行涂覆、套塑，成为光纤芯线。光纤的制造要求每道工序都要相称精密，由计算机控制。在制造光纤的过程中，要注重：

①光纤原材料的纯度必须很高。

②必须防止杂质污染，以及气泡混入光纤。

③要准确控制折射率的分布;

④正确控制光纤的结构尺寸;

⑤尽量减小光纤表面的伤痕损害，提高光纤机械强度。

光纤管棒法

将内芯玻璃棒插入外层玻璃管中（尽量紧密），熔融拉丝；

光纤双坩埚法

在两个同心铂坩埚内，将内芯和外层玻璃料分别放入内、外坩埚中；

光纤分子填充法

将微孔石英玻璃棒浸入高折射率的添加剂溶液中，得所需折射率分布的断面结构，再进行拉丝操作，它的工艺比较复杂。在光导纤维通信中还可用内外气相沉积法等，以保证能制造出光损耗率低的光导纤维。

· · · · · · · · · · · · · · · · · · 光导纤维应用时还要做成光缆，它是由数根光导纤维合并先组成光导纤维芯线，外面被覆塑料皮，再把光导纤维芯线组合成光缆，其中光导纤维的数目可以从几十到几百根，最大的达到4000根。

VAD工艺示意图

光纤太空融拉法

将光纤的拉丝装置放到太空的微重力环境下去拉制，可以获得地球上无法得到的超长的高质量导光纤维。

高分子光导纤维开发之初，仅用于汽车照明灯的控制和装饰。主要用于医学、装饰、汽车、船舶等方面，以显示元件为主。在通信和图像传输方面，高分子光导纤维的应用日益增多，工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调节、光学传感器等。

光纤通信应用

光纤

光导纤维可以用在通信技术里。1979年9月，一条3．3公里的120路光缆通信系统在北京建成，几年后上海、天津、武汉等地也相继铺设了光缆线路，利用光导纤维进行通信。

多模光导纤维做成的光缆可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳数十人通话。可以同时传送数十套电视节目，供自由选看。

利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话！铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的。

光纤医学应用

光导纤维内窥镜可导入心脏和脑室，测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度、体温等。用光导纤维连接的激光手术刀已在临床应用，并可用作光敏法治癌。

另外，利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，它有输送光线、传导图像的本领，又有柔软、灵活，可以任意弯曲等优点，可以通过食道插入胃里。光导纤维把胃里的图像传出来，医生就可以窥见胃里的情形，然后根据情况进行诊断和治疗。

光纤传感器应用

光导纤维可以把阳光送到各个角落，还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。如与敏感元件组合或利用本身的特性，则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等。在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。

光纤艺术应用

由于光纤的良好的物理特性，光纤照明和LED照明已越来越成为艺术装修美化的用途。

应用如下：

光纤艺术(4张)

门头店名（标设）和LOGO采用粗光纤制作光晕照明。

门头的局部轮廓采用Φ18（Φ14）的侧光纤进行照明。

场所外立面局部采用光纤三维镜。

采用艺术分布的光纤点阵，配置光纤照明YY-S150光纤扫描机。

在草坪上布置光纤地灯。

光纤瀑布、光纤立体球等艺术造型。

同时也用在装饰显示、广告显示。

光纤也可以用作各种视觉艺术的展示等，光纤的特性得到充分的应用，如图所示：

光纤成为装饰品：利用光纤发光的特性，可以做成各种色彩的荧光光纤、满天星光纤花瓶、做礼品晚会用，还是室内装饰都很漂亮：如下图:

光纤井下探测技术

过去，石油工业只能利用现有的技术开采油气储量，常常无法满足快速投资回收和最大化油气采收率的需求，并导致原油采收率平均只有35%左右。井下系统供应商预测，通过利用智能井技术可以使原油采收率提高到50%~60%。

在开发井中传感器之前，收集井下信息的唯一方法是测井。测井方法虽然能提供有价值的数据，但作业成本高，并有可能对井产生损害。因此，需要更好的井下技术提高无干扰流动监测和控制。

可以共同提高采收率的技术有：

·电子井下传感器，提供定点温度和压力监测；

·流量和含水量传感器；

·井下电-液压操控流动控制系统；

·基于实时油藏动态数据；

·优化油藏模拟；

·高温光纤井下传感器；

·电子与光纤井口湿式连接系统。

过去几年，传感器技术愈来愈多地从其它行业转向海上和井下，特别是光纤传感器技术，光纤传感器极大地提高了高温系统的可靠性。近期，大型井下设备供应商经常与光纤探测技术专业公司合作或收购这类公司，充分证实了这项技术的潜力。

光纤传感器系列包括3项被证实的核心技术和1项待开发的技术：

·分布式温度探测（DTS）。该项技术凭借一定长度的光纤监测不同位置上温度的变化。其温度分辨率为0.1oC，位置分辨率为1m（光纤长度大于10000m）。

·光纤还可以作为直接读值的机械点源传感器。最简单的形式，可能只是一个空腔，随外部压力改变长度，入射到空腔的光信号强度随空腔长度而下降。光纤传送设备允许在一根光纤上组合多个传感器，测量不同物理变量。

·化学探测。专业光纤的开发与工业应用正在增长，它们对化学物质的存在和丰度比较敏感。这种技术还不太先进，但很有发展潜力。

光纤光纤收发器

光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。

企业在进行信息化基础建设时，通常更多地关注路由器、交换机乃至网卡等用于节点数据交换的网络设备，却往往忽略介质转换这种非网络核心必不可少的设备。特别是在一些要求信息化程度高、数据流量较大的政府机构和企业，网络建设时需要直接上连到以光纤为传输介质的骨干网，而企业内部局域网的传输介质一般为铜线，确保数据包在不同网络间顺畅传输的介质转换设备成为必需品。

收发器分类

国外和国内生产光纤收发器的厂商很多，产品线也极为丰富。为了保证与其他厂家的网卡、中继器、集线器和交换机等网络设备的完全兼容，光纤收发器产品必须严格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等以太网标准，除此之外，在EMC防电磁辐射方面应符合FCC Part15。时下由于国内各大运营商正在大力建设小区网、校园网和企业网，因此光纤收发器产品的用量也在不断提高，以更好地满足接入网的建设需要。

随着光纤收发器产品的多样化发展，其分类方法也各异，但各种分类方法之间又有着一定的关联。

按光纤性质分类

单模光纤收发器：传输距离20公里至120公里

多模光纤收发器：传输距离2公里到5公里

按光纤来分，可以分为多模光纤收发器和单模光纤收发器。由于使用的光纤不同，收发器所能传输的距离也不一样，多模收发器一般的传输距离在2公里到5公里之间，而单模收发器覆盖的范围可以从20公里至120公里。需要指出的是因传输距离的不同，光纤收发器本身的发射功率、接收灵敏度和使用波长也会不一样。

如5公里光纤收发器的发射功率一般在-20～-14db之间，接收灵敏度为-30db，使用1310nm的波长；而120公里光纤收发器的发射功率多在-5～0dB之间，接收灵敏度为-38dB，使用1550nm的波长。

按所需光纤分类：

单纤光纤收发器：接收发送的数据在一根光纤上传输

双纤光纤收发器：接收发送的数据在一对光纤上传输

顾名思义，单纤设备可以节省一半的光纤，即在一根光纤上实现数据的接收和发送，在光纤资源紧张的地方十分适用。这类产品采用了波分复用的技术，使用的波长多为1310nm和1550nm。但由于单纤收发器产品没有统一国际标准，因此不同厂商产品在互联互通时可能会存在不兼容的情况。另外由于使用了波分复用，单纤收发器产品普遍存在信号衰耗大的特点。市面上的光纤收发器多为双纤产品，此类产品较为成熟和稳定，但需要更多的光纤。

按工作层次/速率分类

100M以太网光纤收发器：工作在物理层

10/100M以太网光纤收发器：工作在数据链路层

按工作层次/速率来分，可以分为单10M、100M的光纤收发器、10/100M自适应的光纤收发器和1000M光纤收发器。其中单10M和100M的收发器产品工作在物理层，在这一层工作的收发器产品是按位来转发数据。该转发方式具有转发速度快、通透率高、时延低等方面的优势，适合应用于速率固定的链路上，同时由于此类设备在正常通信前没有一个自协商的过程，因此在兼容性和稳定性方面做得更好。

而10/100M光纤收发器是工作在数据链路层，在这一层光纤收发器使用存储转发的机制，这样转发机制对接收到的每一个数据包都要读取它的源MAC地址、目的MAC地址和数据净荷，并在完成CRC循环冗余校验以后才将该数据包转发出去。存储转发的好处一来可以防止一些错误的帧在网络中传播，占用宝贵的网络资源，同时还可以很好地防止由于网络拥塞造成的数据包丢失，当数据链路饱和时存储转发可以将无法转发的数据先放在收发器的缓存中，等待网络空闲时再进行转发。这样既减少了数据冲突的可能又保证了数据传输的可靠性，因此10/100M的光纤收发器适合于工作在速率不固定的链路上。

C-LENS

G-LENS

格林透镜

按结构分类

桌面式（独立式）光纤收发器：独立式用户端设备

机架式（模块化）光纤收发器：安装于十六槽机箱，采用集中供电方式

按结构来分，可以分为桌面式（独立式）光纤收发器和机架式光纤收发器。桌面式光纤收发器适合于单个用户使用，如满足楼道中单台交换机的上联。机架式（模块化）光纤收发器适用于多用户的汇聚，如小区的中心机房必须满足小区内所有交换机的上联，使用机架便于实现对所有模块型光纤收发器的统一管理和统一供电，国内的机架多为16槽产品，即一个机架中最多可加插16个模块式光纤收发器。

按管理类型分类

非网管型收发器：即插即用，通过硬件拨码开关设置电口工作模式

网管型收发器：支持电信级网络管理

按网管来分，可以分为网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器。随着网络向着可运营可管理的方向发展，大多数运营商都希望自己网络中的所有设备均能做到可远程网管的程度，光纤收发器产品与交换机、路由器一样也逐步向这个方向发展。对于可网管的光纤收发器还可以细分为局端可网管和用户端可网管。局端可网管的光纤收发器主要是机架式产品，多采用主从式的管理结构，即一个主网管模块可串联N个从网管模块，每个从网管模块定期轮询它所在子架上所有光纤收发器的状态信息，向主网管模块提交。主网管模块一方面需要轮询自己机架上的网管信息，另一方面还需收集所有从子架上的信息，然后汇总并提交给网管服务器。如武汉烽火网络所提供的OL200系列网管型光纤收发器产品支持1（主） 9（从）的网管结构，一次性最多可管理150个光纤收发器。

按电源分类

内置电源：内置开关电源为电信级电源

外置电源：外置变压器电源多使用在民用设备上

按电源来分，可以分为内置电源和外置电源两种。其中内置开关电源为电信级电源，而外置变压器电源多使用在民用设备上。前者的优势在于能支持超宽的电源电压，更好地实现稳压、滤波和设备电源保护，减少机械式接触造成的外置故障点；后者的优势在于设备体积小巧和价格便宜。

按工作方式分类

全双工方式（full duplex）是指当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工制，如图1所示。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟。

半双式方式（half duplex）是指使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工制。采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和接收器，通过收/发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因此，会产生时间延迟。　市面上有些晶片，只能使用全双工环境，无法支持半双工，若接至其他品牌的交换机（N-Way Switch）或集线器（HUB），其又使用半双工模式，则一定会造成严重的冲撞及丢包。

颜色辨别

黄色的代表单模

橙色的代表多模

外套标识辨别

50/125, 62.5/125为多模，并且可能标有mm

9/125（g652）为单模，并且可能标有sm

光纤磨制端头

在放大镜下可辨别，多模呈同心圆

单模中间有一黑点

熔接机熔接时从屏上可辨别

多模纤中间没白条

单模中间有一白条

同时，熔接机对多模光缆不做熔接损耗计算。再，单模与多模光纤熔接机不能熔接。

单模收发器可以用于多模光缆链路，但注意跳线要用多模的。

依据信号在光纤中传输的模式，主要分两大类：单模和多模。模式通常是指光信号在光纤内的传输路径，单模的传输路径就是中心轴线；将光纤沿中轴线切出一个刨面，光信号在刨面上利用全反射进行传输。光纤可以拥有这种刨面无限多个，所以光信号的传输路径就会有无限多条，即有无限多种模式，如此传输的光纤就被称作多模光纤。

单模的纤芯尺寸一般是8~10um，在单模中信号沿直线进行传播，也就是一种模式。多模的纤芯比较大，50um或是62.5um，可以同时进行多种模式的传输。

单模的传输带宽高，传输距离远，主要用于中长距离的信号传输系统，如光纤到户、地铁和道路等长距离网络。但是，因为单模的纤芯比较小，与发射机连接时需要精确对接，从而耦合到较高的光源。这使得单模光纤网络系统的其他配件价格升高，单模光发射机的价格比多模的就贵不少。使用单模连接器进行端接时，要注意精确对接，不然会产生数值较高的插入损耗，降低光纤传输性能。

而多模能主要用于满足短距离网络的传输。事实上，多模光纤能够支持万兆以太网550米内的垂直子系统布线和短距离建筑群子系统布线，以及40G/100G网络150米内的数据中心布线。并且，多模光纤系统的光电转换元件比单模更便宜，现场安装和端接也更简单。