光纤通信的基本概念
光导纤维，是一种介质光波导，能把光封闭其中并且使光沿轴向进行传播的导波结构。

由石英玻璃、合成树脂等材料制成的极细的纤维。

单模光纤：纤芯8-10um、包层125um
多模光纤：纤芯51um、包层125um
利用光导纤维传输光信号的通信方式称为光纤通信。

光波属于电磁波的范畴。

可见光的波长范围是390-760nm，大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。

光波的工作窗口（三个通信窗）：
光纤通信中应用的波长范围是在近红外区
短波长区（可见光，肉眼看是一种橘黄色的光）850nm橘黄色的光
长波长区（不可见光区）1310nm（理论上的色散最小点）、1550nm （理论上的衰减最小点）
光纤的结构与分类
1. 光纤的结构
理想的光纤结构：纤芯、包层、涂覆层、护套构成。

纤芯和包层用石英材料制作，机械性能比较脆弱，容易断，故一般会加两层涂覆层，一层树脂型、一层尼龙型，使得光纤柔性性能达到工程实际运用的要求。

2.光纤的分类
（1）光纤按照光纤横截面的折射率分布划分：分为阶跃型光纤（均匀光纤）和渐变型光纤（非均匀光纤）。

假设，纤芯折射率为n1，包层折射率为n2
为了使纤芯能够远距离传光，构成光纤的必要条件是n1>n2
均匀光纤的折射率分布是个常数
非均匀光纤的折射率分布规律：
其中，△——相对折射率差
α——折射指数，α=∞——阶跃型折射率分布光纤，α=2——平方律折射率分布光纤（一种渐变型光纤）这种光纤比起其他渐变型光纤，模式色散最小最优
（2）按纤芯中所传输的模式数量来划分：分为多模光纤和单模光纤
这里的模式是指：在光纤中所传输的光线的一种电磁场的分布，不同的场分布就是一种不同的模式。

单模（光纤中只传输一种模式）、多模（光纤中同时传输多种模式）
目前由于对传输的速率要求越来越高、传输的数量要求越来越多，城域网向高速大容量方向发展，所以采用的多是单模阶跃型光纤。

（本身传输特性优于多模光纤）
（3）光纤的特性：
①光纤的损耗特性：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加而光功率逐渐下降。

光纤产生损耗的原因大致包括：耦合损耗、吸收损耗、散射损耗、弯曲辐射损耗。

耦合损耗是光纤和器件间耦合产生的损耗。

吸收损耗由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的。

散射损耗分为瑞利散射（折射率不均匀）和波导散射（材料不均匀）产生的损耗。

弯曲辐射损耗是光纤弯曲导致的导模变为辐射模产生的损耗。

②光纤的色散特性：光纤所传信号中的不同频率成分有不同的传输速度，到达终端时产生信号脉冲展宽所引起的失真的物理现象称为色散。

色散分为模式色散、材料色散、波导色散。

光纤通信系统的基本组成
发送部分：
由电发射机（电端机）输出的脉冲调制信号送入光发射机（把程控交换机送来的信号进行处理，波形整形，码型反变换…变成合适的电信号送进去光发射机）
光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。

接收部分：
将通过光纤传送过来的光信号转换成电信号
对电信号的处理，使其恢复成原来的脉冲调制信号送入电端机（把光接收机送来的电信号进行处理，波形整形，码型反变换…得到合适的电信号送回程控交换机）
传输部分：
采用单模光纤、光中继器（电再生中继器（光-电-光转换放大，传输延时会大一些、有脉冲判决电路对波形进行整形、还有定时的作用）、掺铒光纤放大器（在光层面上完成放大，没有波形整形的功能））
（1）光发射机：是实现电/光转换的光端机。

由光源、驱动器和调制器组成，功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

（2）光接收机：是实现光/电转换的光端机。

由光检测电路和光放大器组成，功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。

（3）光纤/光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。

功能是将发射端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到接收端的光检测器上去，完成传送信息任务。

（4）光中继器：由光检测器、光源和判决再生电路组成，作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。

（5）光纤连接器、耦合器等无源器件（无需单独给其供电，但是器件还是有损耗）：由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如2km）。

因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。

于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合、对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。

光纤通信的优越性
传输频带宽，通信容量大
传输损耗小，中继距离大
抗电磁干扰的能力强
（比无线：无线信号有很多影响，多径效益、阴影效应、瑞利衰落、多普勒效应
比同轴电缆：光信号比起同轴电缆容量大，保密性很好）
光波频率很高，对比起其他电磁波高的多，干扰小
光缆的缺点：机械性能比较差，容易断，（提高机械性能，会对抗干扰能力有影响），建起来费时长，受地理条件影响大。