光纤通信视频教程

光纤通信基础原理

光纤结构与传输原理

光纤由纤芯、包层和涂覆层构成，纤芯折射率高于包层，光信号在纤芯中通过全反射原理传输，类似乒乓球在光滑管道内弹跳前进，单模光纤芯径8-10μm，多模光纤芯径50-62.5μm。

光信号衰减机制

• 吸收损耗：石英材料在1310/1550nm波段存在OH⁻离子吸收峰
• 散射损耗：瑞利散射（与波长⁴次方成反比）占主导
• 弯曲损耗：宏弯（施工不当）和微弯（光纤受压）

光纤通信系统组成

核心组件功能

波分复用技术（WDM）

通过不同波长通道并行传输,C波段（1530-1565nm）支持100GHz间隔的DWDM系统，单根光纤容量可达数百Tbps。

关键技术解析

光纤接入技术

• EPON：以太网无源光网络，下行1.25G/上行1.25G
• GPON：吉比特无源光网络，下行2.5G/上行1.25G
• XG-PON：10G-PON对称传输，支持10Gbps双向速率

非线性效应补偿

• 色散补偿模块（DCM）采用相反色散光纤
• 相位调制编码降低峰值功率
• 拉曼放大分布式补偿

工程应用实例

海底光缆系统

典型结构：PE护套+钢带铠装+光纤单元，中继距离100-120km，采用ROADM架构，华为Marine OTN系统支持16Tbps传输。

数据中心互联

DCI光互连采用硅光子技术,Intel 100G PSM8模块实现80km传输，功耗低于5W，CFP2-ACO模块支持400G OSFP标准。

性能优化策略

问题与解答

Q1：为什么现代长途干线普遍采用单模光纤而非多模光纤？
A：单模光纤芯径小（8-10μm），仅允许基模传输，色散小且带宽大，多模光纤因模式色散限制，模间干涉导致传输距离受限（一般<5km），而单模光纤配合EDFA可实现80×100km无中继传输。

Q2：波分复用系统中为何要采用特定波长窗口？
A：光纤在1310nm（O波段）和1550nm（C/L波段）具有最低损耗窗口，C波段（1530-1565nm）EDFA增益平坦区可容纳80-120个波长通道，L波段扩展至1625nm增加40%容量，避开1385nm附近OH⁻吸收峰可降低信号衰减