光纤光缆基础知识全解析（最全最详细）

光纤的原材料以玻璃为主，所以制造成本相对不高。光纤通讯有良好的特性，如：保密性、容量高、速率高等。所以光纤应用极为广泛，大致有以下几类：

1、骨干传输网络(SDH/SONET)，如各大城市之间、各大洋底的海底光缆等;

2、以太网(GBE)，包括现在的光纤到户(FTTH)、到楼(FTTB)、到社区等，主要是我们家庭、办公网络;

3、数据网络(Fiberchannel)，各种存储设备、数据库，包括正在发展的云计算服务系统;

4、有线电视传输(PIN接收);

5、其他特种用途传输，如战机、舰船。

1、简述光纤的组成

答：光纤由两个基本部分组成：由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。

2、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。

3、产生光纤衰减的原因有什么?

答：光纤中光功率沿纵轴逐渐减小。光功率减小与波长有关。光纤链路中，光功率减小主要原因是散射、吸收，以及连接器和熔接接头造成的光功率损耗。衰减的单位为dB。

产生原因：使光纤产生衰减的原因很多，主要有：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整散射等;其它衰减，包括微弯曲衰减等。其中最主要的是杂质吸收引起衰减。

光纤衰减系数(fiberattenuationcoefficient)：每公里光纤对光信号功率的衰减值。单位：dB/km。

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<20x 外径，则大部分光都会从涂层溢出。单模光缆比多模光缆对弯曲损耗更敏感。

两种弯曲都会发生光损耗：Macrobend(宏弯)和Microbend(微弯)。

Macrobend

当Macrobend弯曲被纠正，可以得到恢复。

Microbend

Microbend无法恢复，比如由线缆捆扎过紧造成。

4、光纤衰减系数是如何定义的?

答：用稳态中一根均匀光纤单位长度上的衰减(dB/km)来定义。

5、插入损耗是什么?

答：是指光传输线路中插入光学部件(如插入连接器或耦合器)所引起的衰减。

6、光纤的带宽与什么有关

答：光纤的带宽指的是：在光纤的传递函数中，光功率的幅值比零频率的幅值降低50%或3dB时的调制频率。光纤的带宽近似与其长度成反比，带宽长度的乘积是一常量。

7、光纤的色散有几种?与什么有关?

答：光纤的色散是指一根光纤内群时延的展宽，包括模色散、材料色散及结构色散。取决于光源、光纤两者的特性。

光纤中由光源光谱成分中不同波长的不同群速度所引起的光脉冲展宽的现象。

材料色散

光纤材料石英玻璃的折射率对不同的传输光波长有不同的值，许多不同波长的太阳光通过棱镜以后可分成七种不同颜色就是一个证明。由于上述原因，材料折射率随光波长而变化从而引起脉冲展宽的现象称为材料色散。

波导色散

由于光纤的纤芯与包层的折射率差很小，因此在交界面产生全反射时，就可能有一部分光进入包层之内。这部分光在包层内传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输。进入包层内的这部分光强的大小与光波长有关，这就相当于光传输路径长度随光波波长的不同而异。

把有一定波谱宽度的光源发出的光脉冲射入光纤后，由于不同波长的光传输路径不完全相同，所以到达终点的时间也不相同，从而出现脉冲展宽。具体来说，入射光的波长越长，进入包层中的光强比例就越大，这部分光走过的距离就越长。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叫做波导色散。

光纤的折射率分布

8、信号在光纤中传播的色散特性怎样描述?

答：可以用脉冲展宽、光纤的带宽、光纤的色散系数三个物理量来描述。

9、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传导光的波长。

10、光纤的色散对光纤通信系统的性能会产生什么影响?

答：光纤的色散将使光脉冲在光纤中传输过程中发生展宽。影响误码率的大小，和传输距离的长短，以及系统速率的大小。

11、什么是背向散射法?

答：背向散射法是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。光纤中的光功率绝大部分为前向传播，但有很少部分朝发光器背向散射。在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线，从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减，而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。

OTDR正是利用背向散射来测光缆线路的损耗，长度等。

光在光纤中传播时会发生瑞利散射(Rayleighbackscattering)以及菲涅尔反射(Fresnel

reflection)，OTDR就是利用了光这一特点，采集光脉冲的在通路中的背向散射及反射而制成的高科技、高精密的光电一体化仪表。

12、光时域反射计(OTDR)的测试原理是什么?有何功能?

答：OTDR基于光的背向散射与菲涅耳反射原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。其主要指标参数包括：动态范围、灵敏度、分辨率、测量时间和盲区等。

13、OTDR的盲区是指什么?对测试会有何影响?对盲区如何处理?

答：通常将诸如活动连接器、机械接头等特征点产生反射引起的OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。

光纤中的盲区分为事件盲区和衰减盲区两种：由于介入活动连接器而引起反射峰，从反射峰的起始点到接收器饱和峰值之间的长度距离，被称为事件盲区;光纤中由于介入活动连接器引起反射峰，从反射峰的起始点到可识别其他事件点之间的距离，被称为衰减盲区。

对于OTDR来说，盲区越小越好。盲区会随着脉冲展宽的宽度的增加而增大，增加脉冲宽度虽然增加了测量长度，但也增大了测量盲区，所以，在测试光纤时，对OTDR附件的光纤和相邻事件点的测量要使用窄脉冲，而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲。

14、OTDR能否测量不同类型的光纤?

答：如果使用单模OTDR模块对多模光纤进行测量，或使用一个多模OTDR模块对诸如芯径为62.5mm的单模光纤进行测量，光纤长度的测量结果不会受到影响，但诸如光纤损耗、光接头损耗、回波损耗的结果是不正确的。所以，在测量光纤时，一定要选择与被测光纤相匹配的OTDR进行测量，这样才能得到各项性能指标均正确的结果。

15、光测试仪表中“1310nm”或“1550nm”指什么?

答：指的是光信号的波长。光纤通信使用的波长范围处于近红外区，波长在800nm～1700nm之间。常将其分为短波长波段和长波长波段，前者指850nm波长，后者指1310nm和1550nm。

光纤通信工作波长在于近红外区，波段有：

O波段：1260nm到1310nm

E波段：1360nm到1460nm

S波段：1460nm到1530nm

C波段：1535nm到1565nm

L波段：1565nm到1625nm

U波段：1640nm到1675nm

单模光纤通常工作在1310nm、1550nm和1625nm。

16、商用光纤中什么波长的光具有最小色散和最小损耗?

答：1310nm波长的光具有最小色散，1550nm波长的光具有最小损耗。

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