第一节：通信基本概念

1.1光纤通信基本概念

1.1.1光纤通信的概念

利用光导纤维传输广播信号的通信方式称为光纤通信。光波主要包括紫外线、可见光和红外线。光纤通信工作波长在近红外区，0.8um~1.8um的波长区，频率为167THz~375THz。光纤基础材料是SiO2，光纤属于介质光波导的范畴。SiO2光纤有3个低损耗窗口，分别是850nm、1310nm、1550nm。

2.光纤通信的优点（填空、选择考点）

（1）传输频带宽，通信容量大

（2）传输损耗小，中继距离长

（3）抗电磁干扰能力强（因为光信号集中在纤芯中传输，纤芯内的光不会跑到外面，外面的东西也不会跑到里面，所以光纤通信具有很强的抗干扰能力）

（4）保密性好 （因为外界无法干扰到它）

另外光纤线径细，重量轻，制作光线的资源丰富（SiO2，沙子的主要成分）。

第二节：光纤（1）

1.2光纤的结构与分类

1.2.1光线的结构

光纤的中心部分为纤芯，纤芯外有一层叫包层，包层外套着一层保护套（防护层），纤芯和包层的主要成分都是二氧化硅，但是纤芯的折射率n1大于包层的折射率n2，因为当纤芯折射率高于包层折射率时，在光纤中会形成光波导效应，使大部分光被束缚在纤芯中传输，实现光信号的传输。在石英中掺入折射率高的掺杂剂就可以制作纤芯，掺入低于石英的参杂剂则可以制作包层。

1.2.2光纤的分类

（1）按照光纤横截面上折射率的分布不同，光纤一般可以分为：阶跃型光纤和渐变型光纤 （其实还有很多种分类如：单模光纤，多模光纤等，这里只考虑折射率这一种分类方法）

阶跃型光纤：纤芯折射率沿半径方向保持一定，包层折射率沿半径方向也保持一定，由于纤芯折射率大于包层折射率从而在边界处呈阶梯性变化的光纤称为阶跃型光纤，又称均匀光纤。

渐变型光纤：纤芯折射率随着半径的加大而逐渐减小，包层折射率沿半径方向保持一定，又称为非均匀光纤。

（2）按照光纤中传输模式的数量来划分。（理解：高速公路上有一个车道，相当于一个光纤，一种车型就相当于一个模式，如果高速公路允许不同种类的车型在上面行驶，比如小汽车、大卡车、驴车都可以在上面形式，那么这个光纤就是多模光纤；如果车道只允许一种车型走，那么这条光纤就是单模光纤）

提问：单模光纤和多模光纤哪个更好？

答：应该是单模光纤更好。因为同一车型干扰小，车速差不多，所以流量更大一些。如果一条车道上三轮车、大卡车、小汽车、驴车都在上面走，那么速度就起不来。所以，单模光纤的容量和速率要比多模光纤更好。

单模光纤：光纤中之传输一种模式，纤芯直径一般为4um~10um。通常单模光纤采用阶跃型折射率分布。单模光纤只传输基模，完全避免了模式色散，从而使传输带宽大大加宽，所以它适用于大容量、长距离的光纤通信。

多模光纤：传输多个模式的光纤。典型多模光纤的纤芯直径约为50um，可以采用阶跃型折射率分布，也可以采用渐变型折射率分布。采用渐变型折射率分布的多模光纤的制作工艺复杂，阶跃型折射率分布的多模光纤产生的模间延时较大，传输带宽较窄。

 1.2.3光纤的传输特性

光纤的传输特性包括：光纤的损耗特性和色散特性。光信号在光纤中传输时幅度会因损耗而减小，波形则会因色散产生越来越大的失真，使得脉宽展宽（2018年真题考点）

1. 光纤的损耗特性（重点考点）

基础知识：功率是描述单位时间内做多少功的物理量，其中功用W表示(单位是焦耳J)，时间用t表示，功率用P表示(单位是瓦特W，1瓦特=1焦耳/秒)，所以：

另外，瓦时是能量单位，是功率乘以1小时，表示功率P在1小时的时间中所做的功，单位是（瓦特乘上小时），1瓦时=3600焦耳

单位换算：

1W=1000mW（因为通信属于弱电，所以功率的单位通常都是mW）

分贝毫瓦（dBm）：与mW之间有换算关系， ，其中P的单位是mW

注意：AdBm-BdBm=CdB

基本概念：光纤损耗损耗系数或衰减系数用（单位dB/km）表示，单位dB/km。衰减系数定义：

 （单位：dB/km）

L：表示光纤的长度

 表示信号输入功率

表示信号输出功率

光功率随传输距离长度按指数规律衰减。光功率的单位为毫瓦（mW），实际工程应用中常用分贝毫（dBm）来表示。光功率分贝毫的定义为：