第二章 光纤光缆

合集下载

光纤通信技术-第二章-光纤光缆技术-作业习题(2)

光纤通信技术-第二章-光纤光缆技术-作业习题(2)

1.光纤是如何分类的?各分为那些类别?2.相对折射指数差的表示式是什么?什么是弱导条件?。

3.什么是光纤的径向归一化相位常数U、光纤的径向归一化衰减常数W和光纤的归一化频率V?4.渐变型光纤的本地数值孔径的定义为什么?5.当光纤中出现什么时,即认为导波截止。

6.单模光纤是如何定义的?在标量近似解中,阶跃单模光纤只传输什么模?7.光纤的传输特性有哪几种?8.什么是导行波,什么是辐射波?9.什么是全反射,全发射的条件是什么?10.什么是弱导光纤,为什么标量近似解只适用于弱导光纤?11.为什么说采用渐变型光纤可以减小光纤的色散?12.什么是自聚焦现象?13.说明造成光纤损耗的原因。

14.单模光纤和多模光纤有何区别?各有何用途?15.根据ITU-T建议,单模光纤分为那几类?G.655光纤有何特点?16.什么是光纤的数值孔径NA?有何物理意义?17.光纤的波动方程是什么?18.光纤的电磁场表达式是什么?19.光纤的特征方程是什么?有何物理意义?20.什么是光纤的截止波长?21.光纤传输特性通常有几种?分别是什么?22.什么是光纤的色散?分析多模光纤和单模光纤的色散机理。

23.为什么色散和损耗是光纤通信的主要限制因素?24.什么是G.652和G.655光纤,它们的特点分别是什么?。

25.通常光缆结构由那些组成?26.光缆型号是如何标识的?如GYGZL03-12T50/125代表什么意思?27.光纤通信中常用的波长是什么?28.阶跃型光纤的导光原理是什么?29.什么是光纤色散?光纤色散主要有几种类型?其对光纤通信系统有何影响?色散带来的危害是什么?30.解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散。

31.什么是色散位移单模光纤。

32.什么是非零色散光纤。

33.什么是色散平坦光纤。

34.什么是色散补偿光纤。

35.均匀光纤芯与包层的折射率分别为n1=1.5,n2=1.45 试计算:光纤芯与包层的相对折射率差。

光纤的数值孔径。

第二部分_光纤光缆.

第二部分_光纤光缆.

2.2光纤的构成
• 现在的光纤全部是一种高度透明的高纯度二氧化硅玻璃丝全称为光导 纤维。光纤的剖面基本分三部分:a 折射率较高的芯区;b 折射率较 低的包层;c 表面涂层。
一般包层直径125μm ,涂层直径250μm ,芯区根据光缆种类而直径也不
同。 还有塑料光纤,氟化物光纤等,目前未达到实 用化水平,公用通信网不用。
(4)相对色散斜率RDS 该参数主要用来描述色散补偿作用,定义为光纤在某波长λ处的色散 斜率S λ与该波长的色散D λ之比。通常以某波段的中心波长为参考单 1 xxnm 位 RDS= S λ / D λ 理论上当色散补偿光纤RDS与传输光纤的RDS相等时,可以实现 100%的色散斜率补偿。实际应尽量使两者接近。 B 极化模(偏振模)色散系数(PMD) 单模光纤在传输中,光的基波具有两个互相垂直正交的极化模状态。 在传输中受到各种因数(如压力、弯曲、扭转、及连接等)时,使X 偏振与Y偏振不能同时到达目的地,从而产生差分时延就是PMD
1530nm ≤ λ min ≤ λ max ≤ 1565nm
Dmax ≤ Dmin+ 5.0 ps/(nm· km) 这是一个限制范围的规范,ITU-T的规定比较宽松,未给出So值
有的公司给出的So值为0.05 ps/(nm² ﹒km)
或0.045~0.065ps/(nm² ﹒km)
G656光纤色散系数D(λ)确定
2.3光纤的分类
• 光纤主要分为两大类:即多模光纤、单模光纤。
2.3.1多模光纤分类
• 分为A1、A2.1、A2.2、A3、A4 • A1类又分为A1a、A1b、A1c和A1d • • • • A2类又分为A2a、A2b、A2c A3类又分为A3a、A3b、A3c A4类又分为A4a、A4b、A4c A1类光纤为梯度型多模光纤;A2、A3、A4类光纤为阶跃型多模光纤。 从性能上讲A1类光纤比A2、A3、A4类光纤好的多。多模光纤主要用 在短距离的局域网、数据链路、传感等方面。公用通信网不用多模光 纤。所以简单介绍一下,参数不讲。

第二章光纤和光缆2概要

第二章光纤和光缆2概要
色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信 号,由于不同成分的光的时间延迟不同而产 生的一种物理效应。
1.平面横电磁波 ( TEM波 )
“平面”表示 波 被偏振化(polarized)在一个平面 内。电场E偏振在x-z平面,E可以改变自身的大小,但不 能脱离x-z平面;磁场H在y-z平面内。可以说E是x偏振, H是y偏振。
“横”表示向量E和H与图中z轴的传播方向垂直。
2. 光纤中E(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)分布是一种近似的TEM波,近似在横 截面上,而且空间指向基本不变。
则矢量E(H)->沿传输方向其方向不变,仅 大小变化的标量E(H),满足标量的亥姆霍兹方程:
又因为: 可得:
2E n 2 E 0
c
2H n 2 H 0
c
c为真空中的光速,ω是光纤中传播的单色光的角频率, 折射率n变化很小。
选用圆柱坐标(r, φ,z),使z轴与光纤中心轴 线一致,将上式在圆柱坐标中展开,
2.3光纤传输特性
光信号经光纤传输后要产生损耗和畸变 (失真),因而输出信号和输入信号不同。
对于脉冲信号,不仅幅度要减小,而且 波形要展宽。产生信号畸变的主要原因是 光纤中存在色散。
损耗和色散是光纤最重要的传输特性。 损耗限制系统的传输距离,色散则限制系 统的传输容量。
光纤色散
著名的牛顿实验:用棱镜将太阳光分解成 不同颜色的光。这里,色散意味着不同波 长的光以不同的角度弯曲。
Jv(ur/a):v阶贝塞尔函数 Kv(wr/a): v阶修正的贝塞尔函数
特征参数
决定光纤传输模式的电磁场分布和性质
u和w决定纤芯和包层横向(r)电磁场的分布,称为横向 传输常数;β决定纵向(z)电磁场分布和传输性质,称为 (纵向)传输常数。

通工专业-光纤通信技术-第二章-光纤光缆技术

通工专业-光纤通信技术-第二章-光纤光缆技术

多模光纤(MMF)
当光纤的几何尺寸(主要是芯径d1)远大于光波
波长时(约1μm),光纤传输的过程中会存在着 几十种乃至几百种传输模式,这样的光纤称为多 模光纤。 纤芯较粗(50μm左右); 模间色散:由于不同模式的传播时间不同而产生 的,它取决于光纤的折射率分布,并和光纤材料 折射率的波长特性有关。 限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加 会更加严重,因此只适合短距离传输。
➢ 均匀平面波是电磁波的 一种理想情况,其分析方 法简单,但又表征了电磁 波的重要特性
均匀平面波在均匀理想介 质中的传播特性可通以下3个参量(传播速度v,波阻
抗Z 和相位常数k)
均匀平面波的传播特性
传播速度v:平面波的传播速度是指在平面波的传播方向
上等相位面的传播速度,故又称为相速。其表达式为:
v 1
几何光学法分析问题的两个出发点 • 数值孔径 • 时间延迟
分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布 几何光学法分析问题的两个角度
• 突变型多模光纤 • 渐变型多模光纤
光线分类
•子午平面:通过光纤中心轴的任何平面都称为 子午平面。
均匀平面波
波阵面:空间相位相同的点构成的曲面,即等相位 面 平面波:等相位面为无限大平面的电磁波 均匀平面波:等相位面上电场和磁场的方向、振幅 都保持不变的平面波
纤芯 包层
包层更低,光能量主要在纤芯内传输。
涂覆层
4~50m
包层为光的传输提供反射面和光隔
125m
离,并起一定的机械保护作用。
250
设纤芯和包层的折射率分别为n1和
m
n2,光能量在光纤中传输的必要条件
是n1>n2。
图2.1 光纤结构示意图
纤芯和包层的相对折射率差Δ=(n12 -n22 )/2 n12 ≈(n1-n2)/n1的 典型值,一般单模光纤为0.3%~0.6%, 多模光纤为1%~2%。 Δ越大,把光能量束缚在纤芯的能力越强,但信息传输容量却越小。

光纤光缆基础知识讲议-精品文档

光纤光缆基础知识讲议-精品文档
光纤
小弯曲 半径光

ITU-T
分类
子分 类
G.651 50/125
62.5/125
G.652
A、B
C、D
G.655 A、B、C
G.656
G.657
IEC 分类
子系列
俗称 代号
A1a
传统 50/125
1980年,原材料提纯和光纤制备工艺得到不断完善,从而 加快了光纤的传输窗口由850nm移至1310nm、1550nm的进程。 特别是制出了低衰减光纤,其在1550nm的衰减系数为0.20d b/km已接近理论值。与此同时,为促进光纤通信系统的实 用化,人们又及时地开发出适用于长波长的光源。应运而 生的光纤成缆、光无源器件和性能测试及工程应用仪表等 技术的日趋成熟,都为光纤光缆作为新的通信传输介质奠 定了良好基础。
G.655光 纤
包层
125m
G.651光 纤
世界主要厂商水峰衰减
厂家 康宁 OFS 阿尔卡特 烽火藤仓 比瑞利 住友 长飞 德拉克 三星
大韩
光纤名称 SMF-28e AllWave E-SMF FutureGuide-LWP MagniLight PureBand FullBand FullBright WidePass
2009年7月
目录
第一章 光纤通信发展史 第二章 光缆基础知识 第三章 光缆生产工艺 第四章 中心束管式光缆 第五章 松套层绞式光缆 第六章 带状光缆 第七章 ADSS光缆
第一章 光纤通信发展史
光纤通信是以激光作为信息载体,以光纤作为传输介质的通 信方式。由于光纤的传光性能优异,传输带宽极大,因此, 在当今的通信方式中已形成了一个以光纤通信为主,微波、 卫星通信为辅的格局。 光纤通信技术是近30年迅猛发展起来的高新技术。它的诞生 和发展,给世界通信技术带来了划时代的革命。光纤发展的 主要历程。 1966年,美籍华人高锟和Georgo.A.Hockham根据介质波导 理论共同提出光纤通信的概念。 1970年,美国康宁公司的Maurer等人首次研究出阶跃折射 率多模光纤,其波长在630nm处的衰减系数小于20db/km; 同年美国贝尔实验室的Hayashi等人研究出室温下连续工作 的GaAALAs双异质结注入式激光器。正是光纤和激光器这两 项科研成果的同时问世,拉开了光纤通信的序幕。

光纤通信 第 2 章 光纤和光缆-2.4-2.5

光纤通信  第 2 章  光纤和光缆-2.4-2.5

应力筛选条件直接影响光纤的使用寿命。 应力筛选 设对光纤进行拉伸应力筛选时,施加的 应力为σp,作用时间为tp(设为1s); 长期使用 时,容许施加的应力为σr,作用时间为tr,断 裂概率为106km一个断裂点。理论推算得到 的容许作用时间(光纤使用寿命)tr 和应力比 σr/σp的关系示于图2.17。
光学系统
光源
耦合器件 光学系统
光学系统
被测光纤
光检测器 放大器 示波器
信号处理
数据处理系统
图2.23 后向散射法光纤损耗测量系统框图
dB
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(a) (e) (b) PA (c) (d) PB 长度
图2.24 后向散射功率曲线的示例
返回主目录
2.5.2带宽测量 带宽测量 光纤带宽测量有时域 频域 时域和频域 时域 频域两种基本方 法。时域法 时域法是测量通过光纤的光脉冲产生的 时域法 脉冲展宽,又称脉冲法 脉冲法; 脉冲法 频域法是测量通过光纤的频率响应,又 频域法 称扫频法 扫频法。 扫频法 两种方法是等效的。具体介绍扫频法。 通常用于多模光纤的测量。
测量框图:图2.23 应用:用后向散射法的原理设计的测量 仪器称为光时域反射仪(OTDR)。这种仪器采 用单端输入和输出,不破坏光纤,使用方便。 且使用此仪器不仅可以测量光纤损耗系数和 光纤长度,还可以测量连接器和接头的损 耗,观察光纤沿线的均匀性和确定故障点的 位置。是光纤通信系统工程现场测量不可缺 少的工具。
2.5.1 损耗测量 光纤损耗测量有两种基本方法:一种是 测量通过光纤的传输光功率,称剪断法和插 剪断法和插 入法;另一种是测量光纤的后向散射光功率, 入法 称后向散射法 后向散射法。 后向散射法 1.剪断法 测量的理论依据:(2.3.2 光纤损耗) Pi 10 α = lg ( dB / km ) (2.61a) L P0

第二章 光纤与光缆

第二章    光纤与光缆

38
波动方程的求解
运用分离变量法求解波动方程经过一系列数学处 理,可得
d 2Ez dr2

1 r
dEz dr
(n2k2 0

2

m2 r2
)Ez

0
d 2Hz dr 2

1 r
dH z dr
(n2k 2 0
2

m2 r2 )Hz
0
上式是贝塞尔方程,式中m是贝塞尔函数的阶数,称为方 位角模数,它表示纤芯沿方位角 绕一圈场变化的周期数。
23
光缆结构示意图
层绞式
中心束管式
带状式
24
2.2 光纤传输原理
2.2.1 射线光学分析方法 2.2.2 波动光学分析方法
25
★光的传输理论
光纤的三个基本性能指标
(1)定义临界角θc的正弦为数值孔径 (Numerical
Aperture, NA)
物理意义:数值孔径反映了光纤的集光能力,值越 大,集光能力越强。
2.1.3 光纤制造工艺
改进的化学汽相沉积法(MCVD) 轴向汽相沉积法(VAD) 棒外化学汽相沉积法(OVD) 等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD)
19
光纤接续方法
□ 永久接续法 □ 连接器接续法
20
2.1.4 光缆及其结构
光缆是以光纤为主要通信元件,通过加强件 和外护层组合成的整体。光缆是依靠其中的光纤 来完成传送信息的任务,因此光缆的结构设计必 须要保证其中的光纤具有稳定的传输特性。
单模光纤 多模光纤
14
单模光纤---色散最小
r n2 n1
2a =8.3m 2 b =125m
n(r) 2a

光纤通信概论课件第二章

光纤通信概论课件第二章
光纤通信概论
LOGO
第二章 光纤制造技术和光缆
主要内容
LOGO
2.1 2.2
中国光纤光缆30年发展历程与现状 光纤制造技术与光缆 ★预制棒制作 ★拉丝 ★光缆
一 中国光纤光缆30年发展历程回顾(1)
自从1970年康宁制造出20dB/km的光纤以来, 世界光纤光缆已经经历了37年的发展历程,中国光
www1pptcomlogowww1pptcom第二章光纤制造技术和光缆logowww1pptcom主要内容21中国光纤光缆30年发展历程与现状22光纤制造技术与光缆预制棒制作拉丝光缆logo中国光纤光缆30年发展历程回顾1自从1970年康宁制造出20dbkm的光纤以来世界光纤光缆已经经历了37年的发展历程中国光纤光缆的发展从1978年以来走过了30个春秋其发展历程可谓既艰难与曲折又充满挑战难题的乐趣和收获成功的喜悦

中国光纤光缆发展对策与发展方向(3)
LOGO
4 新产品及特种光纤开发
常规光纤光缆的利润率已经很薄,中国光纤光缆行业需要不断加大 科研投入,进行前沿技术研发,开发出未来10年市场需求的新型光纤 产品,以及各种特种光纤新产品,以寻求新的产业支撑点与利润增长
点 。
FTTX用G.657光纤 宽带长途高速大容量传输用G.656光纤 光子晶体光纤 掺稀土光纤
② ③

通信单模光纤技术发展趋势
LOGO
① 低水峰单模光纤是未来光纤通信的主流产品
低水峰光纤 G.652C/D 增长强劲,从2006年到2011年低水峰光纤
需求的年复合增长率(CAGR)将保持在14%,2011年低水峰单模
光纤市场需求将达到106.326百万公里,从而使其占单模光纤市场 的份额在2011年达到73.28%,占单模光纤市场销售额的71.27%。

光纤通信 第2章 光纤和光缆

光纤通信 第2章 光纤和光缆
nc 2 NA sin 0 n(0) 1 ( ) n(0) 2 n(0)
n(0)=n(r=0)为光纤轴线处折射率 nc为包层折射率
n 2 (0) nc Δ = 2 n 2 ( 0)
2
为渐变型光纤的相对折射率差。
渐变型光纤的数值孔径与阶跃型数值孔径有何区别?
对照阶跃光纤中的数值孔径表达式
1 2 N V 4
对于阶跃型光纤,即α→∞
1 2 N V 2
2.单模光纤
光纤单模工作的条件:光纤的归一化频率V<Vc
Vc 2.405 1
2

对于阶跃型光纤,α→∞,则Vc=2.405 对于抛物线型光纤,α=2,则Vc=3.401。
1 N V 2 计算,其模式数 问题:一阶跃光纤V=2,按 2
A B A’ B’’ B’ A’’
所以:
(K0n1AA’-2δ )-K0n1BB’=2Nπ 经化简为: 2ak0n1cosθ -δ =Nπ
A B A’ B’’ B’
N=0,1,2,3…..
A’’





只有横向传输的分量沿光纤径向形成驻波的光线才能在光纤中 长距离传输。要形成驻波,即光线传输一周应满足相位一致条 件。 如果光线的入射角为θ ,其横向(径向)传播常数为 k0n1cosθ 则有: 4ak0n1cosθ -2δ =2Nπ (N=0,1,2…)
θ 3
φ
n0sinΦ0=n1sin (900- θ1) =n1cos θ1 =n1 1 sin 2 1 n12 n12 sin 2 1 n12 nc 2
如果N趋于无穷大,每层的厚度就趋于零, 相邻层之间的折射率趋于连续,上面分析 光纤的极限就是渐变型光纤。

光纤通信课件第二章

光纤通信课件第二章

由于G.653光纤的色散零点在1 550nm附近,DWDM系统在零色散
波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该效应,将色散零点的位
置从1 550nm附近移开一定波长数,使色散零点不在1 550nm附近的
DWDM工作波长范围内。这种光纤就是非零色散位移光纤(NDSF)。
18
2.1.2 光纤的分类
光纤通信
而掺杂剂(如B2O3)的作用则是适当降低包层对光的折射率
(n2),使之略低于纤芯的折射率,即n1>n2,它使得光信号封闭
在纤芯中传输。
5
2.1 光纤的结构和类型
光纤通信
(3)涂覆层:光纤的最外层为涂覆层,包括一次涂覆层,缓冲 层和二次涂覆层。
一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料; 缓冲层一般为性能良好的填充油膏; 二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。 涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤,同时又增加 了光纤的机械强度与可弯曲性,起着延长光纤寿命的作用。涂覆 后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。
图2-3所示为两种典型光纤的折射率分布情况。 一种称为阶跃折射率光纤;另一种称为渐变折射率光纤,如 图2-3 (a)、(b)所示。
图2-3 光纤的折射率分布
8
2.1 光纤的结构和类型
光纤通信
光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹分别 如图2-5和图2-6所示。
图2-5 光在阶跃折射率多模光纤中的传播
19
2.2 光纤的导光原理
光纤通信
1.折射和折射率
光线在不同的介质中以不同的速度传播,描述介质的这一特征的 参数就是折射率,或称折射指数。折射率可由下式确定:
1μm),光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式, 这样的光纤称为多模光纤。如图2-5和图2-6所示。

光纤通信_02_光纤光缆

光纤通信_02_光纤光缆
纤芯的粗细、纤芯材料和包层材料的折射率对光 纤的传输特性起着决定性的影响
实用的光纤或通常所说的光纤是有涂覆层的光纤
涂覆层是光纤的最外层,包括一次涂覆层、缓冲
层和二次涂覆层(也称套塑)
一、光纤的结构
一次涂覆层一般使用硅铜树脂或聚氨基甲醚乙脂 缓冲层一般为性能良好的填充油膏
二次涂覆层(套塑)大都采用尼龙、聚乙烯或聚 苯烯等塑料等高聚物
HE模(Ez < Hz)
通常在光纤中传输的模式的数量很多(有限个), 它与光的波长、光纤的结构(如纤芯的直径)、 光纤的纤芯和包层的折射率有关
1.传输模式
引入一个参数V(归一化频率)
2 V k 0 a n12 n2
2
自由空间中光传 播的相位常数

2 a n12 n2
光纤的纤 芯半径 光纤中纤芯的折 射率分布参数
在一定的工作波上,当有多个模式在光纤中传输时 存在模式色散 多模光纤结构简单、易于实现,有较大的纤芯半径,可 以很容易将光功率注入光纤,接头连接要求不高,使用 方便
2.按光纤中传输的模式数量
模式是波动理论的 概念。在波动理论
D C B A 芯(n1) 包层(n2) (a) 阶跃型多模光纤(SI) 包层 C B A 折射率 包层 2b 2a
耦合效率越高
但NA越大,经光纤传输后产生的信号畸变越大, 因而限制了信息传输容量
2.渐变折射率光纤
以渐变折射率光纤传播子午光线为例 渐变折射率光纤的全反射图
纤芯折射率分布是随半径r方向变化
光线的传输轨迹不是直线而是弯曲的轨迹
r
θ1 dz θ0
O
dr
rm p
纤芯n(r)
θ×
z
2.渐变折射率光纤

通信行业-课件光纤通信第2章光纤和光缆 127页1 精品

通信行业-课件光纤通信第2章光纤和光缆 127页1 精品
模光纤(Single Mode Fiber, SMF)如图2.2 (c),折射率 分布和突变型光纤相似,纤芯直径只有8~10 μm,光线以直线 形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个 模式(两个偏振态简并),所以称为单模光纤,其信号畸变 很小。
相对于单模光纤而言,突变型光纤和渐变型光纤的纤芯 直径都很大,可以容纳数百个模式,所以称为多模光纤。渐 变型多模光纤和单模光纤,包层外径2b都选用125μm。
n1 n2
n3
2a ′ 2a
(a)
(b )
(b )
图 2.3 (a) 双包层; (b) 三角芯; (c) 椭圆芯
三角芯光纤如图2.3(b)所示,纤芯折射率分布呈三角形, 这是一种改进的色散移位光纤。这种光纤在1.55 μm有微量色 散,有效面积较大,适合于密集波分复用和孤子传输的长距 离系统使用,康宁公司称它为长距离系统光纤,这是一种非 零色散光纤。
渐变型多模光纤的带宽可达1~2 GHz·km,适用于中等容 量(34~140 Mb/s )中等距离(10~20 km)系统。大容量 (565 Mb/s~2.5 Gb/s)长距离(30 km以上)系统要用单模光纤。 特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平。1.55μm色散 移位光纤实现了10 Gb/s容量的100 km的超大容量超长距离系 统。色散平坦光纤适用于波分复用系统,这种系统可以把传 输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较大,有利 于提高输入光纤的光功率,增加传输距离。外差接收方式的 相干光系统要用偏振保持光纤, 这种系统最大优点是提高接 收灵敏度,增加传输距离。
包层 n2
纤芯 n1
图2.1 示出光纤的外形。
2.1.2
光纤种类很多,这里只讨论作为信息传输波导用的由高纯 度石英(SiO2)制成的光纤。实用光纤主要有三种基本类型, 图2.2示出其横截面的结构和折射率分布,光线在纤芯传播的 路径,以及由于色散引起的输出脉冲相对于输入脉冲的畸变。 这些光纤的主要特征如下。

光纤通信第2章光纤与光缆

光纤通信第2章光纤与光缆
(1)子午射线在阶跃型光纤中的传播
PPT文档演模板
2020/11/5
光纤通信第2章光纤与光缆
2.2光纤的射线理论分析
2.2.2光纤中光的传播
(1)子午射线在阶跃型光纤中的传播
PPT文档演模板
2020/11/5
光纤通信第2章光纤与光缆
2.2光纤的射线理论分析
PPT文档演模板
光纤通信第2章光纤与光缆
2.2.2光纤中光的传播
(1)子午射线在阶跃型光纤中的传播
子午射线:光线从入射端面耦合进光纤中,光线始终在一个 包含光纤中心轴线的平面内传播, 并且一个传播周期与光纤 轴线相交两次。
子午面:包含光纤轴线的固定平面
PPT文档演模板
2020/11/5
光纤通信第2章光纤与光缆
2.2光纤的射线理论分析
2.2.2光纤中光的传播
PPT文档演模板
2020/11/5
光纤通信第2章光纤与光缆
2.3均匀光纤的波动理论分析
光学波动理论
把光纤中的光作为经典电磁场处理 从麦克斯韦方程组出发 根据光纤的边界条件严格求解,得到光纤中电 磁场的各种分布状态 给出波导中容许的场结构形式,即模式 从而给出光纤中完善的场描述,其结论很精确
光纤通信第2章光纤与光缆
2.1光纤的结构与类型

制 棒

制 棒

热 炉
参 数 测 量
加 涂 覆 层
PPT文档演模板
2020/11/5
光纤通信第2章光纤与光缆
2.1光纤的结构与类型
2.1.2光纤的类型
光纤 的类型
按光纤 截面上 折射率
分布
按传输 模式的
数量
按光纤 的工作
波长

通信光缆与电缆线路工程第2章光纤(公用)1

通信光缆与电缆线路工程第2章光纤(公用)1

第2章 光纤、光缆和光器件
§2.1光纤光纤?光缆? 所谓“光纤”就是工作在光频下的一 种圆柱体介质波导,它引导光能沿着轴 线平行方向传输。 所谓“光缆”就是由多根光纤和加强 构件以及外护层构成。
§2.1光纤
2.1.1 光纤结构
2.1.2. 光纤的制造过程
1.光纤的原材料选择



目前通信用光纤主要是用高纯度的玻璃[石英 玻璃(SiO2)]材料制成的 。 最纯的天然石英(因它清澈似水,冰莹如晶, 常称之为水晶),因其含杂质多而不能在光导 纤维中使用 . 还有一个原因是光学性能各向异 性 (nx≠ny≠nz) 。 熔融石英又名人造石英, 是制造光导纤维的 主要原料。其特点是:熔融石英是非晶态的, 也就是说,它不是一个晶体。它没有“熔点”, 在较高温度下变得比较柔软.
2.光纤的色散特性



光纤不仅因有损耗使光信号传输受到限制,同时 光信号传输还受到色散(多模光纤习惯称带宽) 的限制。 色散?对于数字信号的光脉冲,经光纤传输时, 脉冲宽度随距离增长而展宽,严重时,前后脉冲 将互相重叠,形成码间干扰,导致通信系统误码 增加,从而使传输距离和传输容量受到限制,这 种现象称为光纤的色散。 引起脉冲展宽(色散)的因素很多,对于多 模光纤主要有:模式色散、材料色散和波导色散 等,其中模式色散是主要因素。对于单模光纤由 于只传输一种模式,故不存在模式色散,主要受 材料色散、波导色散和偏振模色散PMD的影响
( )
10 p(0) lg L p ( L) (dB / km)
在光纤上两个相距 L的截面之间的波长 λ 上的总衰减表示:: A(λ)=α(λ)×L (dB)
三、光纤产生损耗的原因
光纤产生损耗的原因很多,其类型有吸收损耗,散射损耗和附加损耗。
相关主题
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第二节 光缆



外护套能为光缆提供进一步的保护. 外护套能为光缆提供进一步的保护. 通常在直埋,爬坡, 通常在直埋,爬坡,水底及防鼠啃咬等 场合需要对光缆铠装. 场合需要对光缆铠装.铠装如同光缆穿 上金属铠甲,使光缆坚不可摧. 上金属铠甲,使光缆坚不可摧. 铠装可使光缆强度大大增加. 铠装可使光缆强度大大增加.但光缆的 某些特点如重量轻, 某些特点如重量轻,抗干扰特性等则会 相应减弱. 相应减弱.
= 1.4675 = 0.0065
第一节 光纤
10 裸 纤 纤 裸 多 模 125 50
(单位:m) 单位:
第一节 光纤
三,光纤涂覆及尺寸
一次涂覆光纤 素线) (素线) 二次涂覆光纤(芯线) 二次涂覆光纤(芯线)
250m
0.9mm 0.9
涂覆的优点: 涂覆的优点: 1,增强抗拉抗压能力.2,便于区分 增强抗拉抗压能力. 涂覆的缺点: 涂覆的缺点: 温度特性变差,引起微弯损耗. 温度特性变差,引起微弯损耗. 微弯的缺点: 微弯的缺点: 引起光泄漏,导致信号衰减. 引起光泄漏,导致信号衰减. 微弯的优点: 微弯的优点: 判断故障等. 判断故障等.
第二节 光缆
二,光缆的种类
由于成缆光纤的类别,成缆方式及 由于成缆光纤的类别, 光缆结构的不同, 光缆结构的不同,可以构成种类繁多的 光缆, 光缆,以适应不同传输容量和不同环境 条件下的工作需要. 条件下的工作需要. 光缆大至可从下面六个方面进行分类. 光缆大至可从下面六个方面进行分类.
第二节 光缆
1, 层绞式结构光缆
第二节 光缆
骨架
加强元件
槽口
光纤 内护层
2,骨架式光缆结构
第二节 光缆
填充油膏
光纤
大束管 3,束管式光缆结构
第二节 光缆
加强元件 护 层 光纤 4,带状光缆结构
第二节 光缆
(二),护 ),护

护套除了为缆芯提供机械保护外, 护套除了为缆芯提供机械保护外 , 还可以 阻止潮气或水进入缆芯. 阻止潮气或水进入缆芯 . 护套位于缆芯外 由内护层和外护套组成. 围,由内护层和外护套组成.
型式代号
规格代号
第三节 型号命名
一,光缆的型式代号构成



Ⅳ Ⅴ
外护套 内护层
分 类
派生(结构,特性等) 派生(结构,特性等) 加强构件 光缆型式组成图(五部分) 光缆型式组成图(五部分)
第三节 型号命名
二,光缆的规格代号构成
Ⅰ Ⅱ Ⅲ a
光 纤 数 目 光 纤 类 别 光 纤 尺 寸 使 用 波 长
一,光缆的型式代号构成 二,光缆的规格代号构成 三,光缆的型号命名方法示
第三节 型号命名
光缆的型号
光缆型号的编制方法在国家 标准GB7424-87中作了说明 中作了说明. 标准GB7424-87中作了说明. 光缆型号由光缆的型式代号 和规格代号构成. 和规格代号构成.中间用一短横 线分开. 线分开.
第一节 光纤
七,光纤形状参数
d max + d min 芯径: 芯径: d = 2 D max + D min 外径: 外径: D = 2 d max d min 纤芯非 e= × 100(%) 圆度: 圆度: d D max D min 包层非 E= × 100(%) 圆度: 圆度: D 偏心率: 偏心率: = x × 100(%) C 返回 d
dmax dmin x
Dmax Dmin
第二节,光缆 第二节,
一,光缆的结构 二,光缆的种类
第二节 光缆
加强芯 光 纤 松套管 内护层
多 芯 光 缆 结
外护套

第二节 光缆
一,光缆的结构
(一),缆芯 ),缆芯 (二),护套 ),护套 (三),加强元件 ),加强元件
第二节 光缆
(一),缆 ),缆
第二节 光缆
目前常用的光缆外护套有: 目前常用的光缆外护套有:
1 2 3 4 5 无铠装光缆 皱纹钢带铠装光缆 钢丝铠装光缆 皱纹钢带铠装防蚁光缆 双钢线铠装光缆
第二节 光缆
(三),加 强 元 件 ),加
由于光纤脆弱容易断裂, 由于光纤脆弱容易断裂,光缆对任 何拉伸,压缩, 何拉伸,压缩,侧压等等的承受能力差 因此, .因此,在光缆中必须设有一根或多根 加强元件(亦称加强芯) 加强元件(亦称加强芯).从机械上保证 光纤的安全, 光纤的安全,使光缆具有承受施工安装 时拉伸负荷的能力. 时拉伸负荷的能力.
不完善引起的损耗:包括金属正离子,OH-负离子 不完善引起的损耗:包括金属正离子,
吸收和生产工艺不完善(可通过改善工艺加以克服) 吸收和生产工艺不完善(可通过改善工艺加以克服).
附加损耗:施工过程当中引起的损耗(只有通过 附加损耗:施工过程当中引起的损耗(
提高技术水平加以改善) 提高技术水平加以改善)
折射定理: 折射定理:n1.sin θ1= n2.sin θ2
第一节 光纤
六,光纤的损耗与色散
1,光纤的损耗
材料的固有损耗:包括紫外和红外吸收,瑞利散 材料的固有损耗:包括紫外和红外吸收,
射,固有损耗是不可克服的,但是在0.85,1.31, 固有损耗是不可克服的,但是在0.85,1.31, 1.55um处有低损耗窗口 其中,1.55um处损耗最 1.55um处有低损耗窗口,其中,1.55um处损耗最 处有低损耗窗口, 可达0.2dB/km. 低,可达0.2dB/km.
目前光缆通信工程中常用的光缆护套材料有 聚乙烯(PE), 铝箔聚乙烯粘接护套(PAP)和 聚乙烯(PE), 铝箔聚乙烯粘接护套(PAP)和 双面涂塑皱纹钢带(PSP), 双面涂塑皱纹钢带(PSP),在缆芯外纵包粘接 构成. 构成. 架空, 管道光缆使用PAP 护套比例较大 护套比例较大; 架空 , 管道光缆使用 PAP护套比例较大 ; 直 埋光缆用PSP比例较大 比例较大; 埋光缆用PSP比例较大;多数光缆的外护套均 PE材料 为PE材料 .
1,按所使用光纤划分
单模光缆 多模光缆
第二节 光缆
2,按缆芯结构划分
层绞式光缆 骨架式光缆 束管式光缆(中心管式光缆) 束管式光缆(中心管式光缆) 带式光缆
第二节 光缆
3,按外护套结构划分 无铠装光缆 钢带铠装光缆 钢线铠装光缆
第二节 光缆
4,按光缆材料有无含金属划分
有金属光缆 无金属光缆(全介质光缆, 无金属光缆(全介质光缆, 包括缆芯内无金属) 包括缆芯内无金属)
第一节 光纤
包层(n2)
纤芯(n1)
n1>n2
折射率
一,光纤结构示意图
第一节 光纤
折射率
真空中的光速 C 材料的折射(n) = = —— 材料的折射 材料中的光速 v 例:单模光纤中纤芯与包层的折射率: 单模光纤中纤芯与包层的折射率: n1=1.4675 n2=1.4580
n1—n2=0.0095 = n1—n2 n1 0.0095
第二节 光缆
5,按敷设方式划分 直埋光缆 管道光缆 架空光缆 水底光缆 海底光缆
第二节 光缆
6,按适用范围(传输方式 划分 ,按适用范围 传输方式 传输方式)划分
中继光缆 (包括市话中继与长途中继) 包括市话中继与长途中继) 海底光缆 用户光缆 局内光缆
返回
第三节, 第三节,光缆型号的命名方式
第一节 光纤
2,光纤的色散
色散是指脉冲波形展宽,将引起码间串扰, 色散是指脉冲波形展宽,将引起码间串扰, 进而导致误码, 进而导致误码,光纤的色散直接影响到光 纤的传输带宽.色散包括: 纤的传输带宽.色散包括: 模式色散(限于多模光纤) 模式色散(限于多模光纤) 材料色散(多模和单模光纤均有) 材料色散(多模和单模光纤均有) 结构色散(一般限于单模光纤) 结构色散(一般限于单模光纤) 单模光纤在1.31um附近色散为 单模光纤在1.31um附近色散为0,色散位移光 附近色散为0 纤即是将0色散波长从1.31um移到 移到1.55um 纤即是将0色散波长从1.31um移到1.55um
第二节 光缆
综上所述
护层:其作用是进一步保护光纤,使光 护层:其作用是进一步保护光纤, 纤能适应在各种场地敷设; 纤能适应在各种场地敷设; 加强元件: 加强元件:其作用是承受光缆敷设时的 拉力,以增强光缆的机械强度; 拉力,以增强光缆的机械强度; 油膏:具有可靠的防潮特性, 油膏:具有可靠的防潮特性,防止潮气 在缆芯中的扩散. 在缆芯中的扩散.缆芯与护层材料之间 除了油膏填充,还可以用阻水带填充. 除了油膏填充,还可以用阻水带填充.
第一节 光纤
四,光纤的抗拉力和弯曲半径和温度特性 一次涂覆光纤:800Kg/mm 一次涂覆光纤:800Kg/mm2 裸纤:7Kg /mm2 裸纤: 铜线:30Kg/mm2 铜线:30Kg/mm 裸纤弯曲半径>5mm 裸纤弯曲半径>5mm
光纤与涂覆层的物理特性差异很大, 光纤与涂覆层的物理特性差异很大,涂覆 层热胀冷缩的系数比纤芯大10 层热胀冷缩的系数比纤芯大103 ,温度变化将 导致光纤的衰减发生变化. 导致光纤的衰减发生变化.所以光缆不宜采用 架空敷设
第二节 光缆
加强元件一般用金属丝, 加强元件一般用金属丝 , 它可以是单根高强 度钢线, 也可以是多股钢绞线, 度钢线 , 也可以是多股钢绞线 , 亦可由非金 属的纤维增强塑料(FRP)或玻璃纤维制成 或玻璃纤维制成. 属的纤维增强塑料(FRP)或玻璃纤维制成. 加强元件的外面通常都挤包或绕包塑料, 加强元件的外面通常都挤包或绕包塑料 , 以 保证加强元件与光纤接触的表面光滑并且有 一定的弹性. 一定的弹性.
光纤,光缆, 第二章 光纤,光缆,野战光缆
第一节,光纤 第一节, 第二节,光缆 第二节, 第三节,光缆型号的命名方式 第三节, 第四节,光缆端别与纤序识别 第四节, 第五节,野战光缆 第五节,
相关文档
最新文档