光通信基础知识大全

来源：IT之家

发布时间：2022-12-14 12:42 阅读量：14422

光纤的发明导致了通信领域的一场革命如果没有光纤提供大容量的高速信道，互联网只能停留在理论设想的阶段如果说20世纪是电的时代，那么21世纪就是光的时代光究竟是如何交流的下面让我们跟随边肖一起学习光通信的基础知识

第一部分。光传输的基础知识，了解光波

光波实际上是一种电磁波。在自由空间中，电磁波的波长与频率成反比，两者的乘积等于光速，即:

排列电磁波的波长或频率以形成电磁波谱根据波长或频率的不同，电磁波可分为射线区，紫外线区，可见光区，红外线区，微波区，无线电波区和长波区用于通信的波段主要是红外波段，微波波段和无线电波段下图让你分分钟知道通信频段划分和对应的传输介质

这篇论文的主角光纤通信使用的是红外波段的光波提到这个你可能会奇怪为什么一定是红外波段这个问题与光纤材料即石英玻璃的光传输损耗有关接下来，我们首先要知道光纤是如何传输光的

光的折射，反射和全反射

当光从一种物质发射到另一种物质时，会在两种物质的界面发生折射和反射，折射角会伴随着入射光的角度而增大① ②下图中当入射角达到或超过一定角度时，折射光消失，入射光全部反射回来，这就是光的全反射，如下图② ③所示

不同的材料折射率不同，所以光在不同介质中的传播速度也不同折射率用n表示，n=c/v，c是真空中的速度，v是介质中的传播速度折射率较高的介质称为光学致密介质，折射率较低的介质称为光学疏水介质

从光密介质到光疏介质。

入射角大于或等于全反射的临界角

为了避免光信号泄漏和减少传输损耗，光纤中的光传输是在全反射条件下进行的。

第二部分。光传输介质的光纤结构介绍

有了全反射光传播的基础知识，就很容易理解光纤的设计结构。裸光纤分为三层:

第一层纤芯:位于光纤的中心，成分是高纯二氧化硅，即玻璃纤芯直径一般为9—10微米，50或62.5微米纤芯具有高折射率，用于传输光

第二包层:位于纤芯周围，也由石英玻璃制成包层折射率低，与纤芯一起形成全反射条件

第三涂层:最外层是加固用的树脂涂层保护层强度高，能承受大的冲击，能保护光纤免受水汽侵蚀和机械磨损

光传输损耗

光纤传输损耗是影响光纤通信质量的一个非常重要的因素造成光信号衰减的主要因素有:材料的吸收损耗，传输过程中的散射损耗，光纤弯曲，挤压，对接损耗等因素造成的其他损耗

不同波长的光在光纤中有不同的传输损耗为了尽量减少损耗，保证传输效果，科学家们一直在努力寻找最合适的光线260 nm ~ 1360 nm波长范围内的光，色散引起的信号失真和吸收损耗最低前期采用这个波长范围作为光通信波段，经过长时间的探索和实践，专家们逐渐总结出一个低损耗的波长区域，这是最适合在光纤中传输的波长区域因此，光纤通信中使用的光波一般都在红外波段

光纤分类

多模光纤:它传输多种模式，但是模式间色散比较大，限制了传输数字信号的频率，而且伴随着传输距离的增加，这种限制会更加严重所以多模光纤的传输距离比较短，一般只有几公里

单模光纤:光纤直径很小，理论上只能传输一种模式，适合远距离通信。

对比项目

多模光纤

单模光纤

纤维成本

高成本

降低成本

传输设备要求

设备要求低，设备成本低。

对设备和光源要求高。