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# Something About Optical fiber

## 光纤的结构

从内到外，纤芯(core)、包层(cladding)、涂覆层(buffer coating)

折射率: 纤芯($$n\_1$$) > 包层($$n\_2$$)

包层直径统一为$$125 \mu m$$

纤芯为$$65 \mu m 或 9 \mu m$$

溶接需去包层

实际导通率以 `OTDR(Optical time-domain reflectometer)` 为准

## 光纤导光原理

反射(镜面对称)、折射(光入水)

全反射: 没有折射，只有反射

空气到纤芯有一定折射

光源入射角越小越好

$$
\begin{align\*}
数值孔徑 = NA = \sin(\theta\_{max}) = \sqrt{ {n\_1}^2 - {n\_2}^2 }
\end{align\*}
$$

> 数值孔徑表示光纤接收入射光的能力。太大会产生`色散`(变成多模)，影响传输。
>
> $${\theta}\_{max}$$ 表示最大入射角

* 不要直视激光
* 溶接时，数值孔徑需一致(同厂家、型号、批次)

## 光纤分类

### 1. 按波长

* 短波: $$\lambda = 850 nm$$ | 短距离通信
* 长波: $$\lambda = 1310 nm$$ or $$\lambda = 1550$$

### 2. 按模式

* 单模(SMF)(Single-Mode Fiber)
* 多模(MMF)(Multi-Mode Fiber)

$$归一化频率 = V = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot a \cdot \sqrt{ {n\_1}^2 - {n\_2}^2 }$$

> $$a = 纤芯半径$$，$$\lambda = 光源波长$$

如果$$V > 2.405$$，多模

如果$$V < 2.405$$，单模 $$\Rightarrow$$ $$\lambda > \frac{2 \pi}{2.405} \cdot a \cdot NA = 单模传输的截止波长$$

> 单、双模划分取决于波长

`多模`会产生`模式色散`，降低传输容量(速率)，只适合短距离通信

色散: 在光学中，将`复色光`分解成`单色光`的过程，叫光的`色散`； `单色光`为红，绿，蓝“三原色”

单模`芯徑`一定细($$9 \mu m$$)，细的不一定单模

多模`芯徑`一定粗($$65 \mu m$$)，粗的不一定单模

### 3. 按折射率

> 以下皆指 光纤到包层 的折射率变化

* 阶跃型
* 渐变型: 可以减少色散

## 光纤的损耗

$$P\_0 = 2mW = 10 \cdot \lg\frac{2mW}{1mW} = 3\ dBm$$

$$P\_1 = 0.5mW = 10 \cdot \lg\frac{0.5mW}{1mW} = -3\ dBm$$

> P 是光功率

$$A = P\_0 - P\_1 = 6\ dB$$ ce shi 或

$$A = 10 \cdot \lg\frac{2mW}{0.5mW} = 10 \cdot \lg4 = 6\ dB$$

> A 是光纤损耗

### OTDR 背向散射曲线

中继段光纤的总损耗用`光源、光功率计`测试

导通率用 OTDR(Optical time-domain reflectometer) 测试

OTDR 测试时，对端必须断开

OTDR 会测出距离，如果不等于 expected length，那说明光纤(在中途)断了

OTDR图，`左高右低的`尖峰是由于使用`活动连接器`，面对空气有(菲淣尔)反射，最后一个尖峰是断点(断点也面对空气)，末尾的密集波形为`噪声`

> 单纯的`下降台阶`可能是因为`溶接口没接好` or `光纤过度弯折`

### 色散

* 模式色散: only for MMF (只有多模光纤有)
* 色度色散: 材料色散 + 波导色散(<0)

色散和 = 各种色散值相加

## 光纤接合

### 活动连接器种类

![](https://2889346953-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-Le4Kw7maZEabKFjsC7z%2F-Lf5hWWAPXrS6pkg310z%2F-Lf5hgPO3R_1KSIFI2yZ%2Fguangxian_huodonglianjieqi.jpg?generation=1558112039933365\&alt=media)

两端连接器插头采用不同类型或不同端面的跳线，称为跳纤。

### 插拔注意事项

使用酒精棉球，湿了就好

插拔连接器，拿`金属部分`或`方形塑料`

`光纤适配器`不用时，戴上防尘帽

### 光纤接入损耗

$$10 \cdot \lg\frac{P\_入}{P\_出} \leq 0.5\ dB$$