波分原理及其应用技术 ppt课件
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WDM系统的监控技术
18
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光放大技术
光放大器的出现和发展克服了高速长距离传输 的最大障碍——光功率受限，这是光通信史上
的重要里程碑。
光放大器是一种不需要经过光/电/光变换而直 接对光信号进行放大的有源器件
19
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
38 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
园区传输网络结构
39
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
园区传输网络结构
光缆分布 园区波分系统
40
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
6
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光纤的特性-损耗
吸收损 耗
光波通过光纤材料时，一部分光能变成热 能，造成光功率的损失
本征 吸收
光纤基础材料（如SiO2）固有的吸收， 不是杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收 基本确定了某一种材料吸收损耗的下限 由光纤材料的不纯净而造成的附加吸 收损耗（灰尘，金属离子等）
工作波长说明
160/176 波系统
工作波长范围：C波段（1530nm ~ 1565nm） L波段（1565nm ~1625nm）
频率范围：
- C波段：191.30~196.00THz & 192.15~196.05THz - L波段：187.00~190.90THz & 186.95~190.85THz
合波器
32波 以下 40 波 80波 以上 32波 以下
光波分复用器 类型
分波器
40 波 80波 以上
耦合型 阵列波导型
介质薄膜型 光栅型
√ √
√ -
√
√ -
√
√
√
√ -
√
√ -
√
√
17
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
WDM系统关键技术
光转发技术
光波分复用器和解复用器技术
光放大技术
12
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
OM/OD技术－OM/OD器件
合波器 （OM）
把具有标称波长的各复用通路光信号合成为一束光 波，送到光纤中进行传输，对光波起复用作用。
分波器 （OD)
把来自光纤的光波分解成具有原标称波长的光通路信 号，分别输入到相应的光通路接收机中，即对光波起 解复用作用。
传输基础知识பைடு நூலகம்介
PPT课件
1
DWDM在传输网中的定位
从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最经济 可行的扩容技术手段
IP
ATM
SDH
ATM
IP
其它
SDH
Open Optical Interface
DWDM DWDM
光纤物理层
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
2
WDM定义－光波分复用
l1 l2
光指标－信噪比
信号就是有用的0/1代码功率。
0 1 0 1 1 0 1 1 0 0
噪声就是无效码流功率。 信噪比指信号功率和噪声功率的比值。
OSNR = Pout - 10logM - L + 58dBm - Nf - 10logN- P
其中： Pout为总入纤功率，M为通道数量，L为线路损耗， Nf 为EDFA噪声系数， N为光再生段数量， P为通道功率与均值间差异。 信噪比直接影响是业务误码或者中断。工程中光信噪比的测试使用光谱分析仪。 光纤吸收、散射、弯曲、接头损耗，都会导致光信噪比降低
25 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
DWDM技术规范
集成式系统和开放式系统 波段划分 主要性能指标
26
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
波段划分
3.0 ~140THz 2.5 OH 吸收峰 损耗 （dB/km） 2.0 1.5 1.0 0.5 O 0 800 1000 1200 E 1400 S C L 1600 波长（nm）
7 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
杂质 吸收
光纤的特性-损耗
散射损耗
由于光纤的材料、形状、折射率分布等的 缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散 射，由此产生的损耗。
散
射
指光通过密度或折射率等不均匀的物质时， 除了在光的传播方向以外，在其他方向也 可以看到光，这种现象叫光的散射。
8
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
36
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光指标－增益
光放大器 P1
P2
光放增益 = P1 / P2
增益就是能量的提升 对于放大器，能够带来增益 增益是一个相对量，一般选择放大器的输入作为参考点 输出功率和输入功率的比值作为该器件的增益
37
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缺点
- 需要温度补偿
15
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
思考一下？
系统中合波板OMU出现故障，现场没有备用的 OMU单板，只有一块备用的ODU单板，是否可 以用ODU单板来代替OMU单板？ 反过来呢？
16
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
DWDM系统与光波分复用器件的对应关系
22 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
主要内容
DWDM系统概述 光纤的基本特性 DWDM系统关键技术 DWDM系统的技术规范
23
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
DWDM技术规范
集成式系统和开放式系统 工作波长 主要性能指标
24
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光放大技术－放大器分类
20
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光放大技术－ EDFA的应用分类
λ λ
1
λ
1
2
• • •
λ
n
合 波 器
光功率 放大 光线路 放大 光线路 放大
光前置 放大
分 波 器
λ
2
• • •
λ
n
合波信号功率提升 较大的输出功率
中继设备 补偿线路传输损耗 较小的噪声系数 较大输出光功率
dB
P1-2 dB=10*log10(P1/P2) =10*log10(P1/P0)- 10*log10(P2/P0)
35
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光指标－衰耗
Fiber P1 Fiber loss=P1/P2
P2
衰耗就是能量的损失。对于无源器件，带来的都是衰耗。 衰耗是一个相对量，一般选择无源器件的输出作为参考 点，输入功率和输出功率的比值作为该器件的衰耗。 光纤衰耗与光纤的长度呈正比，即光纤衰耗是具有累积 性质的。
集成式系统和开放式系统
155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM 155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM
O T U
G.692
G.692
Open开放式 O M U
Integrated集成式
OTU: Optical Transponder Unit OMU: Optical Multiplexing Unit
lN
l1
l1
l2
l2
lN
lN
光纤放大器
光复用器 光解复用器
WDM—将携带不同信息的多个光载波复合到一根光纤中进行传输
3
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
DWDM系统基本结构
光发射机
信道1 输入 光转发器1 ┇ 光转发器n λ
n
光中继放大
光 合 波 器
光接收机
λ
1
λ
1
BA λ s
信道N
LA λ s λ s
30
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标称中心频率
31
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工作波长说明
8/16/32/40/48 波系统
工作波长范围：C波段（1530nm~1565nm） 频率范围：191.3 THz ~ 196.0 THz 通路间隔：100 GHz 中心频率偏差：±20GHz（速率低于2.5Gbit/s）； ±12.5GHz（速率10Gbit/s）
1530-1565 1565-1625 1625-1675
28
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
DWDM技术规范
集成式系统和开放式系统 工作波长 主要性能指标
29
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
标称中心频率
标称中心 频率
是指WDM系统中每个复用通路对应 的中心波长（频率）。
当复用通路为16波/32波/40波时： 第1波的中心频率为192.1THz 通路间隔为100GHz 频率向上递增
10 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
WDM系统关键技术
光转发技术
光波分复用器和解复用器技术
光放大技术
WDM系统的监控技术
11
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
OM/OD技术－波分复用器件
复用器
解复用器
fiber
波分复用器件包括合波器和分波器，又叫光复用器
和光解复用器
13
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
OM/OD器件类型 4－阵列波导波分复用器（ AWG）
14
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
OM/OD器件类型 4－阵列波导波分复用器（ AWG）
原理
- 是以光集成技术为基础的平面波导型器件。
优点
- 并联工作，可以复用的通道数多 - 尺寸小 - 易于批量生产
通路间隔：50GHz
34
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光指标－功率
W
功率单位是瓦特。光传输中的光能量比较小，一般用mW进行计 量。
dBm
dBm单位是一个绝对值，是和1mW的功率值的绝对值：P dBm=10*log10(P/P0) =10*log10(pmW/1mW)
dB单位是一个相对值，是P1相对于参考点P2的功率值：
32
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
工作波长说明
80/96 波系统
工作波长范围：C波段（1530nm~1565nm） 频率范围：C波段 191.30 ~ 196.00 THz 191.35 ~ 196.05 THz 通路间隔：50GHz 中心频率偏差：±5GHz
33
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21
提高接收灵敏度 要求噪声系数较小
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光放大技术－ EDFA的光浪涌问题
A
LA 西复用器 LA
R0
LA
T1
R2
T3 LA
LA 东复用器
T0
LA
R1 OTS OMS
T2
LA
R3
LA
当WDM系统的传输链路突然断开，如果光放大器的泵浦源不关闭， 继续向掺铒光纤 “泵浦”，使处于稳态的铒离子越积累越多；若此 时有一个较高功率的光信号输入，将使所有处于稳态的铒离子发生受 激幅射，从而导致光放大器的输出光功率出现“尖峰” ，“烧坏” 光连接器和光接收机，给系统带来无法弥补的损伤
G.653光纤：
色散移位光纤；(1550nm性能最佳，0色散，容易 引起非线 性。）
截止波长移位的单模光纤 ；（1550低衰减，1310零色散） 主要用于海底光缆
G.654光纤：
G.655光纤：
非零色散移位单模光纤。该种光纤主要应用于1550nm工作 波长区，色散系数较小，色散受限距离达数百公里，并且可 以 有效减小四波混频 的影响。
光纤的特性-损耗
附加损耗
由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下 进行光缆敷设、光纤接续以及作为系统的耦 合与连接等引起的光纤附加损耗
光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗 光纤线路中的连接损耗 光器件之间的耦合损耗等
9
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
单模光纤分类
G.652光纤：
常规单模光纤，又称色散未位移单模光纤（1310性能最佳， 0色散，低损耗）
27 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
-
~50THz OH-吸收峰
OH-吸收峰
波段划分
波段名称 O波段 E波段 S波段
说明 原始(Original) 扩展(Extended) 短波(Short)
波长范围 1260-1360 1360-1460 1460-1530
C波段 L波段 U波段
常规(Conventional) 长波(Long) 超常(Ultralong)
PA λ s
光 分 波 器λ
接收1 ┇
信道1 输出 信道N
n
接收n
光监控信道 接收/发送
光监控道 发送器
光监控道 接收器
网络管理 系统
4 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光纤的结构
涂覆 包层 纤芯
n2
n1
n1 > n2
5 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光纤的结构
通信用的光纤是指由透明通光性良好的材料做成的纤芯和在它周 围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层被覆，并将射入纤 芯的光信号，经包层界面的全反射，使光信号保持在纤芯中传播 的媒体，达到传输通信信号的目的。只有纤芯和包层的光纤，就 是光纤接续时剥除涂敷层后的裸光纤。如图所示为使用最广泛的 两种光纤的结构。图a为紧套光纤，如常见的尾纤，图b为松套光 纤，经过着色处理过的光缆中的光纤芯线 。
18
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光放大技术
光放大器的出现和发展克服了高速长距离传输 的最大障碍——光功率受限，这是光通信史上
的重要里程碑。
光放大器是一种不需要经过光/电/光变换而直 接对光信号进行放大的有源器件
19
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38 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
园区传输网络结构
39
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园区传输网络结构
光缆分布 园区波分系统
40
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光纤的特性-损耗
吸收损 耗
光波通过光纤材料时，一部分光能变成热 能，造成光功率的损失
本征 吸收
光纤基础材料（如SiO2）固有的吸收， 不是杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收 基本确定了某一种材料吸收损耗的下限 由光纤材料的不纯净而造成的附加吸 收损耗（灰尘，金属离子等）
工作波长说明
160/176 波系统
工作波长范围：C波段（1530nm ~ 1565nm） L波段（1565nm ~1625nm）
频率范围：
- C波段：191.30~196.00THz & 192.15~196.05THz - L波段：187.00~190.90THz & 186.95~190.85THz
合波器
32波 以下 40 波 80波 以上 32波 以下
光波分复用器 类型
分波器
40 波 80波 以上
耦合型 阵列波导型
介质薄膜型 光栅型
√ √
√ -
√
√ -
√
√
√
√ -
√
√ -
√
√
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WDM系统关键技术
光转发技术
光波分复用器和解复用器技术
光放大技术
12
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OM/OD技术－OM/OD器件
合波器 （OM）
把具有标称波长的各复用通路光信号合成为一束光 波，送到光纤中进行传输，对光波起复用作用。
分波器 （OD)
把来自光纤的光波分解成具有原标称波长的光通路信 号，分别输入到相应的光通路接收机中，即对光波起 解复用作用。
传输基础知识பைடு நூலகம்介
PPT课件
1
DWDM在传输网中的定位
从技术和经济的角度，DWDM技术是目前最经济 可行的扩容技术手段
IP
ATM
SDH
ATM
IP
其它
SDH
Open Optical Interface
DWDM DWDM
光纤物理层
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2
WDM定义－光波分复用
l1 l2
光指标－信噪比
信号就是有用的0/1代码功率。
0 1 0 1 1 0 1 1 0 0
噪声就是无效码流功率。 信噪比指信号功率和噪声功率的比值。
OSNR = Pout - 10logM - L + 58dBm - Nf - 10logN- P
其中： Pout为总入纤功率，M为通道数量，L为线路损耗， Nf 为EDFA噪声系数， N为光再生段数量， P为通道功率与均值间差异。 信噪比直接影响是业务误码或者中断。工程中光信噪比的测试使用光谱分析仪。 光纤吸收、散射、弯曲、接头损耗，都会导致光信噪比降低
25 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
DWDM技术规范
集成式系统和开放式系统 波段划分 主要性能指标
26
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波段划分
3.0 ~140THz 2.5 OH 吸收峰 损耗 （dB/km） 2.0 1.5 1.0 0.5 O 0 800 1000 1200 E 1400 S C L 1600 波长（nm）
7 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
杂质 吸收
光纤的特性-损耗
散射损耗
由于光纤的材料、形状、折射率分布等的 缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散 射，由此产生的损耗。
散
射
指光通过密度或折射率等不均匀的物质时， 除了在光的传播方向以外，在其他方向也 可以看到光，这种现象叫光的散射。
8
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36
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光指标－增益
光放大器 P1
P2
光放增益 = P1 / P2
增益就是能量的提升 对于放大器，能够带来增益 增益是一个相对量，一般选择放大器的输入作为参考点 输出功率和输入功率的比值作为该器件的增益
37
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缺点
- 需要温度补偿
15
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思考一下？
系统中合波板OMU出现故障，现场没有备用的 OMU单板，只有一块备用的ODU单板，是否可 以用ODU单板来代替OMU单板？ 反过来呢？
16
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DWDM系统与光波分复用器件的对应关系
22 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
主要内容
DWDM系统概述 光纤的基本特性 DWDM系统关键技术 DWDM系统的技术规范
23
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DWDM技术规范
集成式系统和开放式系统 工作波长 主要性能指标
24
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光放大技术－放大器分类
20
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光放大技术－ EDFA的应用分类
λ λ
1
λ
1
2
• • •
λ
n
合 波 器
光功率 放大 光线路 放大 光线路 放大
光前置 放大
分 波 器
λ
2
• • •
λ
n
合波信号功率提升 较大的输出功率
中继设备 补偿线路传输损耗 较小的噪声系数 较大输出光功率
dB
P1-2 dB=10*log10(P1/P2) =10*log10(P1/P0)- 10*log10(P2/P0)
35
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光指标－衰耗
Fiber P1 Fiber loss=P1/P2
P2
衰耗就是能量的损失。对于无源器件，带来的都是衰耗。 衰耗是一个相对量，一般选择无源器件的输出作为参考 点，输入功率和输出功率的比值作为该器件的衰耗。 光纤衰耗与光纤的长度呈正比，即光纤衰耗是具有累积 性质的。
集成式系统和开放式系统
155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM 155MSDH 622MSDH 2.5G SDH 10G SDH PDH IP ATM
O T U
G.692
G.692
Open开放式 O M U
Integrated集成式
OTU: Optical Transponder Unit OMU: Optical Multiplexing Unit
lN
l1
l1
l2
l2
lN
lN
光纤放大器
光复用器 光解复用器
WDM—将携带不同信息的多个光载波复合到一根光纤中进行传输
3
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DWDM系统基本结构
光发射机
信道1 输入 光转发器1 ┇ 光转发器n λ
n
光中继放大
光 合 波 器
光接收机
λ
1
λ
1
BA λ s
信道N
LA λ s λ s
30
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标称中心频率
31
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工作波长说明
8/16/32/40/48 波系统
工作波长范围：C波段（1530nm~1565nm） 频率范围：191.3 THz ~ 196.0 THz 通路间隔：100 GHz 中心频率偏差：±20GHz（速率低于2.5Gbit/s）； ±12.5GHz（速率10Gbit/s）
1530-1565 1565-1625 1625-1675
28
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DWDM技术规范
集成式系统和开放式系统 工作波长 主要性能指标
29
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标称中心频率
标称中心 频率
是指WDM系统中每个复用通路对应 的中心波长（频率）。
当复用通路为16波/32波/40波时： 第1波的中心频率为192.1THz 通路间隔为100GHz 频率向上递增
10 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
WDM系统关键技术
光转发技术
光波分复用器和解复用器技术
光放大技术
WDM系统的监控技术
11
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OM/OD技术－波分复用器件
复用器
解复用器
fiber
波分复用器件包括合波器和分波器，又叫光复用器
和光解复用器
13
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OM/OD器件类型 4－阵列波导波分复用器（ AWG）
14
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OM/OD器件类型 4－阵列波导波分复用器（ AWG）
原理
- 是以光集成技术为基础的平面波导型器件。
优点
- 并联工作，可以复用的通道数多 - 尺寸小 - 易于批量生产
通路间隔：50GHz
34
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光指标－功率
W
功率单位是瓦特。光传输中的光能量比较小，一般用mW进行计 量。
dBm
dBm单位是一个绝对值，是和1mW的功率值的绝对值：P dBm=10*log10(P/P0) =10*log10(pmW/1mW)
dB单位是一个相对值，是P1相对于参考点P2的功率值：
32
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工作波长说明
80/96 波系统
工作波长范围：C波段（1530nm~1565nm） 频率范围：C波段 191.30 ~ 196.00 THz 191.35 ~ 196.05 THz 通路间隔：50GHz 中心频率偏差：±5GHz
33
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21
提高接收灵敏度 要求噪声系数较小
中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光放大技术－ EDFA的光浪涌问题
A
LA 西复用器 LA
R0
LA
T1
R2
T3 LA
LA 东复用器
T0
LA
R1 OTS OMS
T2
LA
R3
LA
当WDM系统的传输链路突然断开，如果光放大器的泵浦源不关闭， 继续向掺铒光纤 “泵浦”，使处于稳态的铒离子越积累越多；若此 时有一个较高功率的光信号输入，将使所有处于稳态的铒离子发生受 激幅射，从而导致光放大器的输出光功率出现“尖峰” ，“烧坏” 光连接器和光接收机，给系统带来无法弥补的损伤
G.653光纤：
色散移位光纤；(1550nm性能最佳，0色散，容易 引起非线 性。）
截止波长移位的单模光纤 ；（1550低衰减，1310零色散） 主要用于海底光缆
G.654光纤：
G.655光纤：
非零色散移位单模光纤。该种光纤主要应用于1550nm工作 波长区，色散系数较小，色散受限距离达数百公里，并且可 以 有效减小四波混频 的影响。
光纤的特性-损耗
附加损耗
由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下 进行光缆敷设、光纤接续以及作为系统的耦 合与连接等引起的光纤附加损耗
光纤/光缆的弯曲损耗、微弯损耗 光纤线路中的连接损耗 光器件之间的耦合损耗等
9
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单模光纤分类
G.652光纤：
常规单模光纤，又称色散未位移单模光纤（1310性能最佳， 0色散，低损耗）
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-
~50THz OH-吸收峰
OH-吸收峰
波段划分
波段名称 O波段 E波段 S波段
说明 原始(Original) 扩展(Extended) 短波(Short)
波长范围 1260-1360 1360-1460 1460-1530
C波段 L波段 U波段
常规(Conventional) 长波(Long) 超常(Ultralong)
PA λ s
光 分 波 器λ
接收1 ┇
信道1 输出 信道N
n
接收n
光监控信道 接收/发送
光监控道 发送器
光监控道 接收器
网络管理 系统
4 中国电信广东公司 网络运行维护部 综合部
光纤的结构
涂覆 包层 纤芯
n2
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光纤的结构
通信用的光纤是指由透明通光性良好的材料做成的纤芯和在它周 围采用比纤芯的折射率稍低的材料做成的包层被覆，并将射入纤 芯的光信号，经包层界面的全反射，使光信号保持在纤芯中传播 的媒体，达到传输通信信号的目的。只有纤芯和包层的光纤，就 是光纤接续时剥除涂敷层后的裸光纤。如图所示为使用最广泛的 两种光纤的结构。图a为紧套光纤，如常见的尾纤，图b为松套光 纤，经过着色处理过的光缆中的光纤芯线 。