光通信基础（非专业人士）

光是一种频率极高的电磁波（electromagnetic wave）。

光在光纤中是以一组独立的光线在传播（不同的角度），其中一些由于角度过大，不满足全反射的条件，最终能量被外层吸收；这些不同的光束称为模式，光束传播角度越小，模式的级越低。

全反射：光由光密（即光在其中传播速度较小的）媒质射到光疏（即光在其中传播速度较大的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。

光的全反射现象

纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。

当芯径远大于光波波长时，光纤传输过程存在几十种乃至几百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤（MMF，Multi-Mode Fiber）。由于不同的传播模式具有不同的速度与相位，因此长距离传播之后会产生时延差，导致光脉冲变宽，这种现象叫模式色散（dispersion）。MMF的模式色散，使数据的发射频率不能过高，距离也有限，否则信号会在远端发生重叠。这就是MMF带宽比SMF窄，距离短的原因。

当芯径的几何尺寸较小，与光波长在同一数量级，这时光纤只允许一种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫单模光纤（SMF，Single Mode Fiber）。

关于多模光纤，单模光纤。

光子的能量用E=hf来计算；f是频率，h为普朗克常量；

也就是说，f频率越高，能量越大。

光谱分析图

散射（Scattering）：

是指由传播介质的不均匀性引起的光纤向四周射去的现象。

拉曼效应（Raman Scattering）：

1928年印度物理学家拉曼发现，指光播在被散射后频率发生变化的现象。

光纤的损耗（Loss，Attenuation）：

光纤的损耗限制了没有光放大器的光信号传播距离，损耗有如下几种：

1. 吸收损耗；由于制造光纤的材料本身造成，在光纤材料中的杂质如氢氧根离子（OH^-），过渡金属离子（筒，铁等）对光的吸收能力极强，因此制造光纤的原料二氧化硅必须进行十分严格的化学提纯，使其纯度达到99.9999%以上；
2. 散射损耗；由于材料不均匀使光散射而引起的损耗；
3. 弯曲损耗；光纤的弯曲引起的损耗，对衰减系数影响不大；

衰减系数：

指光在单位长度光纤中传输时的衰耗量，单位是dB/Km.

是一个重要的特性参数，它在很大程度上决定了光纤通信的传播距离。

光纤的色散（dispersion）：

光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的速度不同，因为这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，是的光脉冲发生展宽，就是光纤的色散。色散有如下几种：

模式色散；

色度色散；（光源的不同频率成分有不同的群速度）

偏振模色散（PMD）；

SMF光纤有两个低损耗区域：

1310nm窗口 – 色散最小；

1550nm窗口 – 损耗最小；

（C-band，1525nm – 1562nm；L-band，1565nm – 1610nm）

OSNR，光信噪比；

其它常识

注1米＝100厘米，1厘米＝10000微米，1微米＝1000纳米，1纳米＝10埃

电磁波的穿透性与频率有关，频率越低穿透性越强；

频率越高，衰减越大，覆盖范围更短，可通过加大发射功率来提升；

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