光纤配线架的基本原理ppt课件.ppt

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1、光纤配线架的基本原理光纤配线架的基本原理光纤光纤 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。 光纤通信光纤通信 光纤通信系统是指利用激光作为信息的载波，并通过光纤来传递光纤通信系统是指利用激光作为信息的载波，并通过光纤来传递信息的通信系统。信息的通信系统。 从从2020世纪世纪7070年代开始，光纤通信快速发展，目前在世界范围内成年代开始，光纤通信快速发展，目前在世界范围内成为最重要的通信手段。为最重要的通信手段。 利用光纤作为传输介质的光纤通信，有如下优点：利用光纤作为传输介质的光纤通信，有如下优点： (1) (1) 载波频率高有极大的通信容量

2、；载波频率高有极大的通信容量； (2) (2) 直径细，质量轻；直径细，质量轻； (3) (3) 基质材料是石英，来源丰富，可以节约大量金属；基质材料是石英，来源丰富，可以节约大量金属； (4) (4) 不受电磁干扰，同时也不产生电磁干扰。不受电磁干扰，同时也不产生电磁干扰。光纤通信光纤通信 光纤是以光纤是以光脉冲光脉冲的形式来传输信号的形式来传输信号电 信电 信号号光光 发发送送 机机光光 接接受受 机机电 信电 信号号光纤光纤光纤的制作光纤的制作预制棒拉丝预制棒拉丝 预制棒制作完成，第二阶段是预制棒制作完成，第二阶段是 将预制棒拉丝成为光纤。石英将预制棒拉丝成为光纤。石英 光纤拉丝机的结构

3、示意图光纤拉丝机的结构示意图 如图所示。在拉丝过程中，如图所示。在拉丝过程中， 可以基本保持原预制棒的可以基本保持原预制棒的 折射率分布不变。折射率分布不变。 石英光纤拉丝机的结构示意图石英光纤拉丝机的结构示意图光纤的结构与模式 光纤的全称是光导纤维光纤的全称是光导纤维(Optical Fiber)(Optical Fiber)，是一种传输光，是一种传输光能量的介质结构，所传光的波长在可见光和红外光区域。能量的介质结构，所传光的波长在可见光和红外光区域。其基本结构如图所示。其基本结构如图所示。光纤由三部分组成：光纤由三部分组成：芯层（芯层（core）包层（包层（cladding）涂覆层（涂覆层

4、（coating） 内层（内层（buffer layer） 外层（外层（top layer） 光纤的结构 光能够被束缚在光纤心中传输的必要条件是光能够被束缚在光纤心中传输的必要条件是纤心的折射率纤心的折射率（至少在截面的某些区域）大于包层的折射率。护套在光（至少在截面的某些区域）大于包层的折射率。护套在光学上几乎与纤心隔绝，可以忽略其影响。纤心内，折射率学上几乎与纤心隔绝，可以忽略其影响。纤心内，折射率分布可以是均匀的或是渐变的，也可能是更复杂的分布分布可以是均匀的或是渐变的，也可能是更复杂的分布。光纤分类光纤分类光纤信号处理光纤信号处理光纤光纤通通 信用信用光纤光纤非非 通信通信用光纤用光纤

5、单模光纤（单模光纤（SM）多模光纤（多模光纤（MM）特种光纤特种光纤光纤传感光纤传感光纤测量光纤测量其它光学系统其它光学系统模式（模式（mode）概念）概念 模式是指光的在模式是指光的在光纤中光纤中的的传输方式传输方式（电磁场分（电磁场分布形式）。布形式）。 光纤中能够传导的模式是有光纤中能够传导的模式是有光纤结构参数光纤结构参数所决所决定的。外界激励只能激励起光纤中定的。外界激励只能激励起光纤中允许存在的模式允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。而不会改变模式的固有性质。 模式是光模式是光波动方程的解波动方程的解。它对应于波动方程某。它对应于波动方程某一本征值并满足全部边界条件。每一个模式

6、对应于一本征值并满足全部边界条件。每一个模式对应于沿光纤轴向传播的一种电磁波。沿光纤轴向传播的一种电磁波。单模与多模光纤单模与多模光纤阶跃型多模单模光纤光纤几何尺寸光纤几何尺寸 芯径芯径 单模光纤：单模光纤： 10um;10um; 多模光纤：多模光纤： 50um/62.5um50um/62.5um包层直径包层直径 普通光纤：普通光纤： 125um涂覆层直径涂覆层直径 普通光纤普通光纤 内层内层 170200um 外层外层 245um125um245um光纤工作原理光纤工作原理 光纤利用光在光纤利用光在界面上的全反射原界面上的全反射原理进行工作。理进行工作。多模多模芯层芯层包层包层芯层芯层包层包

7、层G.652G.655光纤通信原理光纤通信原理 光纤通信采用数字通信原理。光纤通信采用数字通信原理。 0 1 0 0 1 1 0 1 0 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 模拟信号模拟信号编编 码码解解 码码单信道全光中继数字通信单信道全光中继数字通信光光-电电-光中继的数字通信光中继的数字通信光纤通信特点光纤通信特点优点：优点： 信号损耗小，中继距离长；信号损耗小，中继距离长； 光纤为绝缘体不受电磁干扰；光纤为绝缘体不受电磁干扰； 玻璃光纤不产生电磁场，保密性高；玻璃光纤不产生电磁场，保密性高； 重量轻，易于施工和运输；重量轻，易于施工和运输；缺点：缺点： 光纤制造工艺复杂，生产成本较高；

8、光纤制造工艺复杂，生产成本较高； 光纤连接复杂；光纤连接复杂； 配套光器件价格较高配套光器件价格较高光纤的结构与模式 根据光纤中光场的传输模式，光纤可分为单模光纤和多模根据光纤中光场的传输模式，光纤可分为单模光纤和多模光纤。光纤。 折射率折射率 由制作光纤的材料决定，在光纤分析中通常由制作光纤的材料决定，在光纤分析中通常定义相对折射率差定义相对折射率差 ，通常单模光纤的，通常单模光纤的相对折射率差相对折射率差 满足满足 ，多模光纤的相对，多模光纤的相对折射率差折射率差 满足满足 。 可见，可见， ， ，是弱导光波导。，是弱导光波导。制作光纤的材料通常有高纯石英制作光纤的材料通常有高纯石英( )

9、( )、多组分玻璃、多组分玻璃和有机聚合物等材料，详细情况参见和有机聚合物等材料，详细情况参见2.2节。节。12,n n222121()/ 2nnn0.003 0.010.01 0.0312nn121()/1nnn2SiO 光导纤维的用途很大，医学上将其制成内窥镜，用来检查人体内脏的内部内窥镜的结构 光导纤维在医学上的应用什么是全反射二极管激光器光纤接头简介l光纤连接器，也就是接入光模块的光纤接头，也有好多种，且相互之间不可以互用。 一、定义 光纤接头：也叫光纤连接器。也就是接入光模块的光纤接头。光纤接头是光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光

10、纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小，这是光纤连接器的基本要求。在一定程度上，光纤连接器也影响了光传输系统的可靠性和各项性能。二、种类 按连接头结构形式可分为：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各种形式。公司常见的光纤接头有：FC、SC、LC、 ST ，接下来详细介绍这几种接头。l FC接头：Ferrule Connector（金属连接件），又叫圆型带螺纹接头(配线架上用的最多)，是金属接头，金属接头的可插拔次数比塑料要多。lFC接头一般电信网络采用，有一螺帽拧到适配器上，优点是牢靠、防灰尘，缺点是安装时间稍长。 FC

11、FC接头接头圆型带螺纹 ST型光纤连接器（接头）型光纤连接器（接头） ST（straight Trip）型光纤连接器：常用于光纤配线架，外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣。（对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型。常用于光纤配线架） ST 卡接式圆型lSC接头：其外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同。其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。lSC接头是标准方型接头，直接插拔，使用很方便。采用工程塑料，具有耐高温，不容易氧化优点，缺点是容易掉出来。 SCSC接头接头SC 卡接式方型 lLC接头： LC接头与SC接头形状相似，较

12、SC接头小一些。采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。 LCLC接头接头“LC”接头与SC接头形状相似，较SC接头小一些 在表示尾纤接头的标注中，我们常能见到在表示尾纤接头的标注中，我们常能见到“FC/PC”，“SC/PC”等，其含义如等，其含义如下下 ：l“/”前面部分表示尾纤的连接器型号 如FC、SC、LCl/”后面表明光纤接头截面工艺，即研磨方式。 如： “PC” （Physical Connection）微球面研磨抛光 ，其接头截面是平的。在电信运营商的设备中应

13、用得最为广泛。 “APC”型号，呈8度角并做微球面研磨抛光，其接头是带倾角的端面。在广电和早期的CATV中应用较多。 三、标识含义操作要点1SC/PC光连接器的插拔只需要轴向操作，不需要旋转。插拔SC/PC光连接器的操作过程如下： 插入光纤时，应小心地将光纤头部对准光接口板上的 光接口，适度用力推入。拔出光纤时，先按下卡接件，向里微推光纤插头，然后 向外拔出插头即可。操作要点操作要点2 插拔FC/PC光连接器的操作过程如下： 插入光纤时，应小心地将FC/PC接头对准光接口板上的光接口，避免损伤光接口的陶瓷内管。把光纤插到底后，再顺时针旋转外环螺丝套，将光接头拧紧。 拔出光纤时，首先逆时针旋转光

14、纤接口的外环螺丝套，当螺丝已松动时，稍微用力向外拔出光纤。操作要点操作要点3 LC/PC光连接器的插拔只需要轴向操作，不需要旋转。 插拔光连接器的操作过程如下： 插入光纤时，应小心地将光纤头部对准光接口板上的光接口，适度用力推入。如果是弯头光纤，插入光接口后，可以将光纤头部向机箱面板侧转弯一个角度以减少走线空间。 拔出光纤时，先按下卡接件，向里微推光纤插头，然后向外拔出插头即可。 (1)FC型光纤连接器 这种连接器最早是由日本NTT研制。FC是Ferrule Connector的缩写，表明其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。最早，FC类型的连接器，采用的陶瓷插针的对接端。此类连接器结

15、构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射，提高回波损耗性能较为困难。后来，对该类型连接器做了改进，采用对接端面呈球面的插针（PC），而外部结构没有改变，使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。 (2)SC型光纤连接器 这是一种由日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形，所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同，。其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。此类连接器价格低廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。 ST和SC接口是光纤连接器的两种类型，对于10Base-F连接来说，连接器通

16、常是ST类型的，对于100Base-FX来说，连接器大部分情况下为SC类型的。ST连接器的芯外露，SC连接器的芯在接头里面。 (3) 双锥型连接器（Biconic Connector） 这类光纤连接器中最有代表性的产品由美国贝尔实验室开发研制，它由两个经精密模压成形的端头呈截头圆锥形的圆筒插头和一个内部装有双锥形塑料套筒的耦合组件组成。 (4) DIN47256型光纤连接器 这是一种由德国开发的连接器。这种连接器采用的插针和耦合套筒的结构尺寸与FC型相同，端面处理采用PC研磨方式。与FC型连接器相比，其结构要复杂一些，内部金属结构中有控制压力的弹簧，可以避免因插接压力过大而损伤端面。另外，这种

17、连接器的机械精度较高，因而介入损耗值较小。 (5) MT-RJ型连接器 MT-RJ起步于NTT开发的MT连接器，带有与RJ-45型LAN电连接器相同的闩锁机构，通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光收发信机相连，连接器端面光纤为双芯（间隔0.75mm）排列设计，是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器。 (6) LC型连接器 LC型连接器是著名Bell（贝尔）研究所研究开发出来的，采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。目前，在单模SFF方面，LC类型的连接

18、器实际已经占据了主导地位，在多模方面的应用也增长迅速。 (7) MU型连接器 MU（Miniature unit Coupling）连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础，由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器，。该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构，其优势在于能实现高密度安装。利用MU的l.25mm直径的套管，NTT已经开发了MU连接器系列。它们有用于光缆连接的插座型连接器（MU-A系列）；具有自保持机构的底板连接器（MU-B系列）以及用于连接LDPD模块与插头的简化插座（MU-SR系列）等。随着光纤网络向更大带宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技术的广泛应用，对MU

19、型连接器的需求也将迅速增长。光纤连接器类型光纤连接器类型 在网络上或前端机房都会用到光纤连接器 FC和SC接头是最为常见的接头类型光纤连接器类型光纤连接器类型 平型（PC）接头 非接触、常用于多模 特征黑色、蓝色、白色 连接损耗0.3dB 反射损耗-14dB 球型（UPC）接头 接触、常用于单模 特征黑色、蓝色 连接损耗0.3dB 反射损耗-30dB 斜型（APC）接头 接触、用于单模 特征绿色 连接损耗0.3dB 反射损耗-65dB反射损耗反射损耗 不同类型连接时产生的反射光尽量要将光反射降到最低程度有线电视网络采用单模的APC型接头最好连接损耗连接损耗 光纤轴未对准 光纤角度偏离 光纤内核

20、变形连接损耗连接损耗 杂质/端面分开 纤芯尺寸/形状不同 常因结构不精密、环境不清洁、接插不彻底，造成接触不良，导致插入损耗增大 讨论:光纤传输损耗 1310： 0.35dB/km 1550： 0.23dB/km结结 论论 应选择结构精密、插入损耗小、反射损耗大的光连接器，如FC/APC或SC/APC 施工时应十分注意工作环境的清洁和操作者手的清洁 连接前，光纤接头、光法兰盘的软塑料帽不可打开 连接时，要先清洁、后接插。如果确认是某个光连接器接触不良，只处理跳线的光纤插头又不见效时，应该将设备内的光纤插头拔下来清洁，同时清洁光法兰盘的通孔 正常运行中，至少每半年，应清洁一次光连接器光纤收发器 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（Fiber Converter）。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 光纤收发器连接步骤尾纤尾纤跳线