光纤传输的基本原理

什么是传播：

传输网是电信网的重要组成部分。它已不再是简单的电信支撑网，而成为电信运营商实现电信业务的又一重要业务网络。传输网一般由三层组成，构成底层：包括管段、人井、手井、管孔/分管孔、杆子、导井、标石等基础设施，以及站、机房等空间资源，为上层设备(DWDM/SDH/PDH/ODF/DDF等)、电缆、光缆提供承载服务。中间层：包括光缆、光缆、光缆段、光缆段、纤芯、ODF、DDF、切换盒、分支盒、光切换盒、光分岔连接器、接线盒等，为上层传输逻辑网络提供承载服务。上层：包括各种传输网络设备和网络连接(DWDM/SDH/PDH)，以及传输网络的逻辑资源，如：波分复用设备、传输复用设备、交叉设备、中继设备(TM、ADM、DXC、REG)和信道、信道、电路等。

传输实现方式及原则：

OSI:物理层(BIT)、数据链路层(FRAME)物理介质(有线传输介质和无线传输介质):双绞线、同轴电缆、光缆、微波等

传输系统

DWDM:密集波分复用传输系统

SDH(光)同步数字传输系统(协议)

准同步数字传输系统(协议)

光纤通信简介：

概念：以光为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信的目的

光纤通信系统的基本组成部分：光发射机、光接收机、光纤、

光纤工作波长(工作窗口)

光纤分类：

按折射率分布分类：阶梯光纤和梯度光纤

按传输方式分类：单模光纤和多模光纤

阶跃光纤和梯度光纤：在纤芯和包层区域，折射率分布均匀，分别为n1和n2，但在纤芯和包层之间的边界处，折射率变化为阶跃。

光纤的折射率在轴线中心(n1)处最大，沿剖面径向逐渐减小。其变化规律一般符合抛物线规律。在光纤芯与包层之间的边界处，它正好下降到包层区域的折射率n2的值。在包层区域，折射率分布均匀，即n2。

单模和多模光纤：

光是一种频率非常高的电磁波(31014 Hz)。当它在波导光纤中传播时，根据波光学理论和电磁场理论，需要麦克斯韦方程组来求解其传播问题。然而，在对麦克斯韦方程组进行复杂求解后，会发现当光纤芯的几何尺寸远大于光波长时，光在光纤中会以数十种甚至数百种模式传播，如TMmn模式、TEmn模式、HEmn模式等(其中m、n=0,1,2,3…)。HE11模块称为基本模块，其余模块称为高阶模块。当光纤的几何尺寸(主要是纤芯直径)与光波外观相比较时，例如纤芯直径d1为5-10微米，只允许一种模式(基模HE11)在光纤中传播，其他更高的模式都被切断。这种光纤称为单模光纤。

由于它只允许一种模式在其中传播，从而避免了模式色散的问题，因此单模光纤具有极宽的带宽，特别适合于大容量光纤通信。当光纤的几何尺寸(主要是芯径d1)远远大于光波的波长(约1微米)时，光纤中就会出现几十种甚至上百种传播模式，这样的光纤称为多模光纤。

不同的传播方式会有不同的传播速度和相位，因此长距离传输后会有时间延迟，导致光脉冲变宽。这种现象在光纤中称为模色散(也称为模间色散)。模色散会使多模光纤的带宽变窄，降低其传输容量，因此多模光纤只适用于小容量光纤通信。梯度光纤减少了模色散，增加了容量。

光纤性能参数：

光缆：

光缆结构：