光纤光缆 光纤光缆基础知识全解析（最全最详细）

光纤的原材料主要是玻璃，所以制造成本相对较低。光纤通信具有保密性好、容量大、速度快等特点。因此，光纤被广泛使用，可分为以下几类:

1.骨干传输网(SDH/SONET)，如各大城市之间和各大洋底部的海底光缆；

2.以太网(GBE)，包括目前的FTTH、FTTB和社区，主要是我们的家庭和办公网络；

3.光纤通道、各种存储设备和数据库，包括正在开发的云计算服务系统；

4.有线电视传输(PIN接收)；

5.其他特殊用途的传输，如战斗机和舰船。

光纤光缆48个基本知识点动态图解

01

简述光纤的组成

答:光纤由两个基本部分组成:由透明光学材料制成的纤芯和包层以及涂层。

02

描述光纤线路传输特性的基本参数有哪些？

答:包括损耗、色散、带宽、截止波长、模场直径等。

03

光纤衰减的原因是什么？

答:光纤中的光功率沿纵轴逐渐减小。光功率的降低与波长有关。在光纤链路中，光功率降低的主要原因是连接器和焊接接头引起的散射、吸收和光功率损耗。衰减的单位是分贝。

原因:光纤衰减的原因很多，包括吸收衰减，包括杂质吸收和本征吸收；散射衰减，包括线性散射、非线性散射和结构不完全散射；其他衰减，包括微弯衰减等。其中杂质的吸收造成衰减。

光纤衰减系数:每千米光纤光信号功率的衰减值。单位:分贝/公里。

光纤弯曲损耗

光纤对弯曲非常敏感，过度弯曲=光溢出。如果弯曲半径

两种弯曲都会发生光损耗:宏弯曲和微弯曲。

宏弯

修正宏弯后，可以恢复。

微弯

例如，微弯无法恢复，因为电缆绑得太紧。

04

光纤的衰减系数是怎么定义的？

答:定义为稳态下均匀光纤单位长度的衰减(dB/km)。

05

插入损耗是多少？

答:是指在光传输线路中插入光学元件(如连接器或耦合器)引起的衰减。

06

光纤的带宽和什么有关？

答:光纤带宽是指光纤传递函数中光功率的幅度相对于零频率的幅度降低50%或3dB时的调制频率。光纤的带宽与其长度近似成反比，带宽长度的乘积是常数。

07

光纤中有多少种色散？跟什么有关？

答:光纤的色散是指光纤中群延迟的展宽，包括模式色散、材料色散和结构色散。这取决于光源和光纤的特性。

光纤中光源光谱成分中不同波长的不同群速度引起的光脉冲展宽现象。

材料色散

光纤材料应时玻璃的折射率对于不同的透射波长有不同的值，证明许多不同波长的太阳光通过棱镜后可以分成七种不同的颜色。由于上述原因，材料的折射率随光的波长而变化，导致脉冲展宽的现象，称为材料色散。

波导色散

由于光纤的纤芯和包层的折射率差很小，当界面发生全反射时，可能会有部分光进入包层。在包层中经过一定距离后，这部分光可能会回到纤芯继续传输。进入包层的光的强度与光的波长有关，这意味着光传输路径的长度随着光波的波长而变化。

一定光谱宽度的光源发出的光脉冲注入光纤后，由于不同波长的光传输路径不完全相同，到达终点的时间也不同，从而出现脉冲展宽。具体而言，入射光的波长越长，进入包层的光强比例越大，该光传播的距离越长。这种色散是由光纤中的光波导引起的，由此产生的脉冲展宽现象称为波导色散。

光纤的折射率分布

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如何描述信号在光纤中传播的色散特性？

答:可以用脉冲展宽、光纤带宽、光纤色散系数三个物理量来描述。

09

什么是截止波长？

答:是指光纤中只能传导基模的最短波长。对于单模光纤，其截止波长必须短于透射光的波长。

10

光纤的色散对光纤通信系统的性能有什么影响？

答:光纤的色散会使光脉冲在光纤中传输时变宽。它影响误码率、传输距离和系统速率。

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反向散射方法是什么？

答:后向散射法是一种测量沿光纤长度方向衰减的方法。光纤中的大部分光功率向前传播，但一小部分向发射器反向散射。利用分光器观察发射器处后向散射的时间曲线，不仅可以从一端测量连接的均匀光纤的长度和衰减，还可以测量接头和连接器引起的局部不规则性、断点和光功率损耗。

OTDR使用反向散射来测量光缆线路的损耗和长度。

当光在光纤中传播时，会发生瑞利后向散射和菲涅耳反射。OTDR是一种高科技、高精度的光电集成仪器，通过收集光脉冲在路径上的后向散射和反射而制成。

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光时域反射计(OTDR)的测试原理是什么？有哪些功能？

答:OTDR是基于光的后向散射和菲涅耳反射原理。它利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减信息。它可用于测量光纤衰减、接头损耗、定位光纤故障点和了解沿光纤长度的损耗分布。它是光缆建设、维护和监测中不可缺少的工具。其主要指标参数包括:动态范围、灵敏度、分辨率、测量时间、盲区。

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OTDR的盲点是什么？会对测试产生怎样的影响？实际测试中如何处理盲区？

答:通常由活动连接器、机械接头等特征点反射导致OTDR接收端饱和而产生的一系列“盲点”称为盲点。

光纤中的盲区可分为事件盲区和衰减盲区:由活动连接器介入引起的反射峰，反射峰起点到接收器饱和峰的长度距离称为事件盲区；由光纤中可移动连接器的介入引起的反射峰起点和其他可识别事件点之间的距离称为衰减盲区。

对OTDR来说，盲点越小越好。盲区会随着脉冲宽度的增加而增加。增加脉冲宽度会增加测量长度，但也会增加盲区。因此，在测试光纤时，窄脉冲应用于测量OTDR附件和相邻事件点的光纤，而宽脉冲应用于测量光纤的远端。

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OTDR能测量不同类型的光纤吗？

答:如果使用单模OTDR模块测量多模光纤，或者使用单模OTDR模块测量纤芯直径为62.5mm的单模光纤，光纤长度的测量结果不会受到影响，但光纤损耗、光接头损耗、回波损耗等结果是不正确的。因此，在测量光纤时，必须选择与被测光纤匹配的OTDR，才能得到各项性能指标的正确结果。

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普通光学测试仪器中的“1310nm”或“1550nm”是什么意思？

答:指的是光信号的波长。光纤通信中使用的波长范围在近红外区，波长在800 nm到1700 nm之间。常分为短波段和长波段，前者指850nm波长，后者指1310nm和1550nm。

光纤通信的工作波长位于近红外区，波段如下:

o波段:1260纳米至1310纳米

e波段:1360纳米至1460纳米

s波段:1460纳米至1530纳米

c波段:1535纳米至1565纳米

l波段:1565纳米至1625纳米

u波段:1640纳米至1675纳米

单模光纤通常在1310纳米、1550纳米和1625纳米工作。

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在目前的商用光纤中，什么波长的光色散最小？什么波长的光损耗最小？

答:1310nm处的光色散最小，1550nm处的光损耗最小。

17

根据光纤芯折射率的变化，如何对光纤进行分类？

答:分为阶梯纤维和梯度纤维。阶跃光纤带宽窄，适合小容量短距离通信；渐变光纤带宽大，适合中大容量通信。

18

如何根据光纤中传输的光波模式不同对光纤进行分类？

答:分为单模光纤和多模光纤。单模光纤的纤芯直径约为1 ~ 10微米，在给定的工作波长下只传输单个基模，适用于大容量长距离通信系统。多模光纤可以传输多模光波，纤芯直径约为50 ~ 60微米，传输性能比单模光纤差。

在传输多路保护的电流差动保护时，多模光纤广泛应用于安装在变电站通信室的光电转换装置和安装在主控室的保护装置之间。

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阶跃折射率光纤的数值孔径(NA)有什么意义？

答:数值孔径(NA)表示光纤的集光能力。NA越大，光纤的集光能力越强。

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什么是单模光纤的双折射？

答:单模光纤中有两种正交偏振模式。当光纤不是完全圆柱对称时，两个正交偏振模不退化，两个正交偏振模折射率之差的绝对值为双折射。

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最常见的光缆结构有哪些？

答:有两种:层绞式和骨架式。

22

光缆的主要成分是什么？

答:主要由纤芯、光纤膏、护套材料、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等材料组成。

23

光缆的铠装是什么？

答:是指特种光缆(如海底光缆等)中使用的保护元件(通常是钢丝或钢带)。).铠装附在光缆的内护套上。

24

光缆护套用什么材料？

答:光缆的护套或护套通常由聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)制成，其作用是保护缆芯不受外界影响。

25

列出电力系统中使用的特殊光缆。

答:特种光缆主要有三种:

地线复合光缆(OPGW)，光纤置于钢包铝绞结构的电源线中。OPGW光缆的应用发挥了地线和通信的双重功能，有效提高了电力铁塔的利用率。

缠绕光缆(GWWOP)，缠绕或悬挂在已有输电线路的地线上。

自承式光缆(ADS)，抗拉能力强，可直接挂在两座电力塔之间，最大跨度可达1000米。

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OPGW光缆的应用结构有哪些？

答:主要有:1)塑料管层扭转+铝管的结构；

2)中心塑料管+铝管的结构；

3)铝骨架结构；

4)螺旋铝管结构；

5)单层不锈钢管结构(中心不锈钢管结构，不锈钢管层扭曲结构)；

6)复合不锈钢管结构(中心不锈钢管结构，不锈钢管层扭曲结构)。

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OPGW电缆芯线外绞合线的主要成分是什么？

答:由AA线(铝合金线)和AS线(铝包钢丝)组成。

28

选择OPGW光缆型号有什么技术要求？

回答:

1)OPGW光缆的标称抗拉强度(RTS)(千牛)；

2)OPGW电缆的光纤芯数(SM)；

3)短路电流(kA)；

4)短路时间；

5)温度范围(℃)。

29

光缆弯曲度是如何限制的？

答:光缆弯曲半径不小于光缆外径的20倍，施工时(非静态)不小于光缆外径的30倍。

30

ADS光缆工程需要注意什么？

答:关键技术有三个:光缆的机械设计、悬挂点的确定以及配套硬件的选择和安装。

31

光缆配件主要有哪些？

答:光缆硬件是指用于安装光缆的硬件，主要包括张力夹、悬挂夹、隔振器等。

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光纤连接器有两个基本性能参数，分别是？

答:光纤连接器俗称柔性连接器。对于单光纤连接器的光学性能要求，重点是两个最基本的性能参数，介入损耗和回波损耗。

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光纤连接器有哪些常见类型？

答:根据分类方法的不同，光纤连接器可以分为不同的类型，根据传输介质的不同，可以分为单模光纤连接器和多模光纤连接器；根据结构不同，可分为FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT等类型；根据连接器的引脚端面，可分为FC、PC(UPC)和APC。常用光纤连接器:FC/PC型光纤连接器、SC型光纤连接器、LC型光纤连接器。

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光纤熔接图

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光纤连接器的插入损耗是多少？

答:是指连接器介入导致的输电线路有效功率降低的数值。对于用户来说，值越小越好。ITU-T规定其值不应大于0.5dB。

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光纤连接器的回波损耗(或反射衰减、回波损耗、回波损耗)是多少？

答:它是从连接器反射并沿输入通道返回的输入功率分量的量度，其典型值应不小于25dB。

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LED发出的光和半导体激光器发出的光最显著的区别是什么？

答:LED产生的光不相干，光谱很宽；激光产生的光是光谱窄的相干光。

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发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)的工作特性最明显的区别是什么？

回答:LED没有阈值，ld有阈值，注入电流超过阈值才会产生激光。

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常用的单纵模半导体激光器有哪两种？

答:DFB激光器和DBR激光器都是分布反馈激光器，它们的光反馈是由光腔中的分布反馈布拉格光栅提供的。

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光接收装置主要有哪两种？

答:主要有光电二极管(PIN管)和雪崩光电二极管(APD)。

41

光纤通信系统中产生噪声的因素有哪些？

答:有消光比不合格引起的噪声，光强随机变化引起的噪声，时间抖动引起的噪声，接收机的点噪声和热噪声，光纤的模式噪声，色散引起的脉冲展宽引起的噪声，LD的模式分布噪声，LD的频率啁啾引起的噪声，反射引起的噪声。

四十二岁

目前传输网络建设中使用的光纤主要有哪些？它的主要特点是什么？

答:主要有三种，即G.652常规单模光纤、G.653色散位移单模光纤和G.655非零色散位移光纤。

G.652单模光纤在C波段1530~1565nm和L波段1565~1625nm有较大色散，一般为17 ~ 22 psn MKM。当系统速度在2.5Gbit/s以上时，需要进行色散补偿，10Gbit/s时系统色散补偿成本较高，因此是目前传输网络中最流行的光纤。

G.653色散位移光纤在C波段和L波段的色散一般为-1 ~ 3.5 psn MKM，在1550nm处为零色散。系统速率可达20Gbit/s和40Gbit/s，是单波长超长距离传输的最佳光纤。然而，由于其零色散特性，当DWDM用于扩容时，会出现非线性效应，导致信号串扰和四波混频FWM，因此不适合DWDM。

G.655非零色散位移光纤:G.655非零色散位移光纤在C波段的色散为1 ~ 6 psn MKM，在L波段的色散为6 ~ 1 ~ 6 psnm km。色散小，避免了零色散区，不仅抑制了四波混频的FWM效应，还可用于密集波分复用扩展和高速系统开放。新型G.655光纤可以将有效面积扩大到普通光纤的1.5 ~ 2倍，大的有效面积可以降低光纤的功率密度和非线性效应。

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光纤的非线性是什么？

答:是指当入射光纤的光功率超过一定值时，光纤的折射率会与光功率呈非线性相关，会发生拉曼散射和布里渊散射，从而改变入射光的频率。

四十四

光纤非线性对传输有什么影响？

答:非线性效应会造成一些额外的损耗和干扰，使系统性能变差。WDM系统光功率大，沿光纤传播距离长，因此会产生非线性失真。非线性失真包括受激散射和非线性折射。其中，受激散射包括拉曼散射和布里渊散射。以上两种散射降低了入射光的能量，造成损耗。输入功率小时可以忽略。

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什么是PON(无源光网络)？

答:PON是本地用户接入网中的光纤环光网络，基于耦合器、分光器等无源光器件。

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光纤连接器

光纤适配器

聚碳酸酯/聚碳酸酯/聚碳酸酯纤维段

光纤接头的截面应分为PC、UPC和APC。

PC和UPC的纤维微球端面与陶瓷体端面平行，工业标准的回波损耗分别为-35dB和-50dB。

APC段倾角为8度，为了减少反射，行业标准的回波损耗为-60dB。

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光耦合器

光纤耦合器，也称为分路器，是一种将来自一根光纤的光信号分成多根光纤的组件。

耦合器是双向无源器件，基本形式是树型和星型。

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模场直径是多少？

大部分光集中在纤芯，部分进入包层。这种更宽的分布称为模场直径。

单模光纤中的基模场并不完全集中在纤芯中，而是有一部分能量存在于包层中。因此，截面上的光传输范围不能像多模光纤那样用纤芯直径来表示，而只能用模场直径来表示。

模场直径是测量单模光纤横截面上基模场分布的物理量。模场直径用于表征单模光纤纤芯区基模光的分布。基模的光强在核心区的轴线处最高，并随着离开轴线距离的增加而逐渐降低。通常，模场直径被定义为光强降低到轴上最大光强的1/(e 2)的两点之间的最大距离。

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【预约时说】(咱们)不见面不走