光纤配线架的基本原理.ppt

光纤配线架的基本原理 光纤 光纤是光导纤维的简写 是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具 光纤通信 光纤通信系统是指利用激光作为信息的载波 并通过光纤来传递信息的通信系统 从20世纪70年代开始 光纤通信快速发展 目前在世界范围内成为最重要的通信手段 利用光纤作为传输介质的光纤通信 有如下优点 1 载波频率高有极大的通信容量 2 直径细 质量轻 3 基质材料是石英 来源丰富 可以节约大量金属 4 不受电磁干扰 同时也不产生电磁干扰 光纤通信 光纤是以光脉冲的形式来传输信号 光纤的制作 预制棒拉丝 预制棒制作完成 第二阶段是将预制棒拉丝成为光纤 石英光纤拉丝机的结构示意图如图所示 在拉丝过程中 可以基本保持原预制棒的折射率分布不变 石英光纤拉丝机的结构示意图 光纤的结构与模式 光纤的全称是光导纤维 OpticalFiber 是一种传输光能量的介质结构 所传光的波长在可见光和红外光区域 其基本结构如图所示 光纤由三部分组成 芯层 core 包层 cladding 涂覆层 coating 内层 bufferlayer 外层 toplayer 光纤的结构 光能够被束缚在光纤心中传输的必要条件是纤心的折射率 至少在截面的某些区域 大于包层的折射率 护套在光学上几乎与纤心隔绝 可以忽略其影响 纤心内 折射率分布可以是均匀的或是渐变的 也可能是更复杂的分布 光纤分类 模式 mode 概念 模式是指光的在光纤中的传输方式 电磁场分布形式 光纤中能够传导的模式是有光纤结构参数所决定的 外界激励只能激励起光纤中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质 模式是光波动方程的解 它对应于波动方程某一本征值并满足全部边界条件 每一个模式对应于沿光纤轴向传播的一种电磁波 单模与多模光纤 阶跃型多模 单模光纤 光纤几何尺寸 芯径单模光纤 10um 多模光纤 50um 62 5um 包层直径普通光纤 125um 涂覆层直径普通光纤内层 170 200um外层 245um 光纤工作原理 光纤利用光在界面上的全反射原理进行工作 光纤剖面折射率示意图 多模 G 652 G 655 光纤通信原理 光纤通信采用数字通信原理 光纤通信网络 光纤通信特点 优点 信号损耗小 中继距离长 光纤为绝缘体不受电磁干扰 玻璃光纤不产生电磁场 保密性高 重量轻 易于施工和运输 缺点 光纤制造工艺复杂 生产成本较高 光纤连接复杂 配套光器件价格较高 光纤的结构与模式 根据光纤中光场的传输模式 光纤可分为单模光纤和多模光纤 折射率由制作光纤的材料决定 在光纤分析中通常定义相对折射率差 通常单模光纤的相对折射率差满足 多模光纤的相对折射率差满足 可见 是弱导光波导 制作光纤的材料通常有高纯石英 多组分玻璃和有机聚合物等材料 详细情况参见2 2节 光导纤维的用途很大 医学上将其制成内窥镜 用来检查人体内脏的内部 内窥镜的结构 光导纤维在医学上的应用 什么是全反射 二极管激光器 光纤接头简介 光纤连接器 也就是接入光模块的光纤接头 也有好多种 且相互之间不可以互用 一 定义光纤接头 也叫光纤连接器 也就是接入光模块的光纤接头 光纤接头是光纤与光纤之间进行可拆卸 活动 连接的器件 它是把光纤的两个端面精密对接起来 以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去 并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小 这是光纤连接器的基本要求 在一定程度上 光纤连接器也影响了光传输系统的可靠性和各项性能 二 种类按连接头结构形式可分为 FC SC ST LC D4 DIN MU MT等等各种形式 公司常见的光纤接头有 FC SC LC ST 接下来详细介绍这几种接头 FC接头 FerruleConnector 金属连接件 又叫圆型带螺纹接头 配线架上用的最多 是金属接头 金属接头的可插拔次数比塑料要多 FC接头一般电信网络采用 有一螺帽拧到适配器上 优点是牢靠 防灰尘 缺点是安装时间稍长 FC接头 圆型带螺纹 2020 3 17 29 可编辑 ST型光纤连接器 接头 ST straightTrip 型光纤连接器 常用于光纤配线架 外壳呈圆形 紧固方式为螺丝扣 对于10Base F连接来说 连接器通常是ST类型 常用于光纤配线架 ST卡接式圆型 SC接头 其外壳呈矩形 所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同 其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式 紧固方式是采用插拔销闩式 不需旋转 SC接头是标准方型接头 直接插拔 使用很方便 采用工程塑料 具有耐高温 不容易氧化优点 缺点是容易掉出来 SC接头 SC卡接式方型 LC接头 LC接头与SC接头形状相似 较SC接头小一些 采用操作方便的模块化插孔 RJ 闩锁机理制成 其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC FC等所用尺寸的一半 为1 25mm 这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度 LC接头 LC 接头与SC接头形状相似 较SC接头小一些 在表示尾纤接头的标注中 我们常能见到 FC PC SC PC 等 其含义如下 前面部分表示尾纤的连接器型号如FC SC LC 后面表明光纤接头截面工艺 即研磨方式 如 PC PhysicalConnection 微球面研磨抛光 其接头截面是平的 在电信运营商的设备中应用得最为广泛 APC 型号 呈8度角并做微球面研磨抛光 其接头是带倾角的端面 在广电和早期的CATV中应用较多 三 标识含义 操作要点1 SC PC光连接器的插拔只需要轴向操作 不需要旋转 插拔SC PC光连接器的操作过程如下 插入光纤时 应小心地将光纤头部对准光接口板上的光接口 适度用力推入 拔出光纤时 先按下卡接件 向里微推光纤插头 然后向外拔出插头即可 操作要点2 插拔FC PC光连接器的操作过程如下 插入光纤时 应小心地将FC PC接头对准光接口板上的光接口 避免损伤光接口的陶瓷内管 把光纤插到底后 再顺时针旋转外环螺丝套 将光接头拧紧 拔出光纤时 首先逆时针旋转光纤接口的外环螺丝套 当螺丝已松动时 稍微用力向外拔出光纤 操作要点3 LC PC光连接器的插拔只需要轴向操作 不需要旋转 插拔光连接器的操作过程如下 插入光纤时 应小心地将光纤头部对准光接口板上的光接口 适度用力推入 如果是弯头光纤 插入光接口后 可以将光纤头部向机箱面板侧转弯一个角度以减少走线空间 拔出光纤时 先按下卡接件 向里微推光纤插头 然后向外拔出插头即可 1 FC型光纤连接器这种连接器最早是由日本NTT研制 FC是FerruleConnector的缩写 表明其外部加强方式是采用金属套 紧固方式为螺丝扣 最早 FC类型的连接器 采用的陶瓷插针的对接端 此类连接器结构简单 操作方便 制作容易 但光纤端面对微尘较为敏感 且容易产生菲涅尔反射 提高回波损耗性能较为困难 后来 对该类型连接器做了改进 采用对接端面呈球面的插针 PC 而外部结构没有改变 使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高 2 SC型光纤连接器这是一种由日本NTT公司开发的光纤连接器 其外壳呈矩形 所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同 其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式 紧固方式是采用插拔销闩式 不需旋转 此类连接器价格低廉 插拔操作方便 介入损耗波动小 抗压强度较高 安装密度高 ST和SC接口是光纤连接器的两种类型 对于10Base F连接来说 连接器通常是ST类型的 对于100Base FX来说 连接器大部分情况下为SC类型的 ST连接器的芯外露 SC连接器的芯在接头里面 3 双锥型连接器 BiconicConnector 这类光纤连接器中最有代表性的产品由美国贝尔实验室开发研制 它由两个经精密模压成形的端头呈截头圆锥形的圆筒插头和一个内部装有双锥形塑料套筒的耦合组件组成 4 DIN47256型光纤连接器这是一种由德国开发的连接器 这种连接器采用的插针和耦合套筒的结构尺寸与FC型相同 端面处理采用PC研磨方式 与FC型连接器相比 其结构要复杂一些 内部金属结构中有控制压力的弹簧 可以避免因插接压力过大而损伤端面 另外 这种连接器的机械精度较高 因而介入损耗值较小 5 MT RJ型连接器MT RJ起步于NTT开发的MT连接器 带有与RJ 45型LAN电连接器相同的闩锁机构 通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤 为便于与光收发信机相连 连接器端面光纤为双芯 间隔0 75mm 排列设计 是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器 6 LC型连接器LC型连接器是著名Bell 贝尔 研究所研究开发出来的 采用操作方便的模块化插孔 RJ 闩锁机理制成 其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC FC等所用尺寸的一半 为1 25mm 这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度 目前 在单模SFF方面 LC类型的连接器实际已经占据了主导地位 在多模方面的应用也增长迅速 7 MU型连接器MU MiniatureunitCoupling 连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础 由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器 该连接器采用1 25mm直径的套管和自保持机构 其优势在于能实现高密度安装 利用MU的l 25mm直径的套管 NTT已经开发了MU连接器系列 它们有用于光缆连接的插座型连接器 MU A系列 具有自保持机构的底板连接器 MU B系列 以及用于连接LD PD模块与插头的简化插座 MU SR系列 等 随着光纤网络向更大带宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技术的广泛应用 对MU型连接器的需求也将迅速增长 光纤连接器类型 在网络上或前端机房都会用到光纤连接器 FC和SC接头是最为常见的接头类型 光纤连接器类型 平型 PC 接头 非接触 常用于多模特征黑色 蓝色 白色连接损耗 0 3dB反射损耗 14dB 球型 UPC 接头 接触 常用于单模特征黑色 蓝色连接损耗 0 3dB反射损耗 30dB 斜型 APC 接头 接触 用于单模特征绿色连接损耗 0 3dB反射损耗 65dB 反射损耗 不同类型连接时产生的反射光 尽量要将光反射降到最低程度有线电视网络采用单模的APC型接头最好 连接损耗 光纤轴未对准 光纤角度偏离 光纤内核变形 连接损耗 杂质 端面分开 纤芯尺寸 形状不同 常因结构不精密 环境不清洁 接插不彻底 造成接触不良 导致插入损耗增大讨论 光纤传输损耗1310 0 35dB km1550 0 23dB km 结论 应选择结构精密 插入损耗小 反射损耗大的光连接器 如FC APC或SC APC施工时应十分注意工作环境的清洁和操作者手的清洁连接前 光纤接头 光法兰盘的软塑料帽不可打开连接时 要先清洁 后接插 如果确认是某个光连接器接触不良 只处理跳线的光纤插头又不见效时 应该将设备内的光纤插头拔下来清洁 同时清洁光法兰盘的通孔正