光纤通信原理及基础知识-完整版
光纤通信基本工作原理
光纤通信基本工作原理光纤通信是一种利用光纤作为传输介质的通信技术，它基于光的波动和传播特性来实现信息的传输。
光纤通信的基本工作原理是利用光的全反射现象将光信号从光纤的一端传输到另一端，通过调制和解调等处理方法来实现信息的传输和接收。
光纤通信系统由光发射器、光纤、光接收器以及相关的控制电路组成。
光发射器将电信号转换为光信号，并通过光纤将光信号传输到目标地点。
光接收器则将接收到的光信号转换为电信号，以供后续处理和使用。
在光纤通信中，光信号的传输是利用光纤的全反射现象来实现的。
光纤是由一根非常细长的玻璃或塑料材料制成的，其内部的折射率比外部介质低，因此光线在光纤内部传输时会发生全反射。
这样，光信号就可以沿着光纤的轴线传输，而不会发生明显的衰减和损耗。
为了提高光信号的传输质量和距离，光纤通信中通常采用了两种基本的传输模式，即单模光纤和多模光纤。
单模光纤是一种芯径较小的光纤，它只允许光信号以一种传播模式沿光纤传输，因此可以实现较长的传输距离和较高的传输质量。
多模光纤则允许光信号以多种传播模式沿光纤传输，但传输距离和传输质量相对较低。
在光纤通信中，光信号的调制和解调是实现信息传输的重要环节。
调制是将电信号转换为光信号的过程，通常采用调制器来实现。
常用的调制方式包括强度调制、频率调制和相位调制等。
解调则是将接收到的光信号转换为电信号的过程，通常采用光电探测器来实现。
光电探测器可以将接收到的光信号转换为相应的电信号，并经过放大和滤波等处理，最终得到原始的电信号。
光纤通信的优点包括传输距离远、传输带宽大、抗干扰能力强和安全性高等。
相比传统的铜缆通信，光纤通信能够实现更长的传输距离，支持更高的数据传输速率，且光信号不易受到外界的电磁干扰。
此外，光纤通信的信号传输是通过光的传播实现的，不会产生电磁辐射，因此具有更高的安全性。
光纤通信是一种基于光的全反射现象来实现信息传输的通信技术。
通过光发射器将电信号转换为光信号，并通过光纤将光信号传输到目标地点，再通过光接收器将光信号转换为电信号。
光纤光缆基础知识全解析（最全最详细）
光纤光缆基础知识全解析（最全最详细）光纤的原材料以玻璃为主，所以制造成本相对不⾼。
光纤通讯有良好的特性，如：保密性、容量⾼、速率⾼等。
所以光纤应⽤极为⼴泛，⼤致有以下⼏类：1、⾻⼲传输⽹络（SDH/SONET），如各⼤城市之间、各⼤洋底的海底光缆等；2、以太⽹（GBE），包括现在的光纤到户（FTTH）、到楼(FTTB)、到社区等，主要是我们家庭、办公⽹络；3、数据⽹络（Fiber channel），各种存储设备、数据库，包括正在发展的云计算服务系统；4、有线电视传输（PIN接收）；5、其他特种⽤途传输，如战机、舰船。
动态图⽰光纤光缆的48条基础知识点1.简述光纤的组成答：光纤由两个基本部分组成：由透明的光学材料制成的芯和包层、涂敷层。
2.描述光纤线路传输特性的基本参数有哪些？答：包括损耗、⾊散、带宽、截⽌波长、模场直径等。
3. 产⽣光纤衰减的原因有什么？答：光纤中光功率沿纵轴逐渐减⼩。
光功率减⼩与波长有关。
光纤链路中，光功率减⼩主要原因是散射、吸收，以及连接器和熔接接头造成的光功率损耗。
衰减的单位为dB。
产⽣原因：使光纤产⽣衰减的原因很多，主要有：吸收衰减，包括杂质吸收和本征吸收；散射衰减，包括线性散射、⾮线性散射和结构不完整散射等；其它衰减，包括微弯曲衰减等。
其中最主要的是杂质吸收引起衰减。
光纤衰减系数（fiber attenuation coefficient）：每公⾥光纤对光信号功率的衰减值。
单位：dB/km。
光纤弯曲损耗光纤对弯曲⾮常敏感，过度弯曲 = 光溢出。
如果弯曲半径<20x>两种弯曲都会发⽣光损耗：Macrobend（宏弯）和Microbend（微弯）。
Macrobend当Macrobend弯曲被纠正，可以得到恢复。
MicrobendMicrobend⽆法恢复，⽐如由线缆捆扎过紧造成。
4.光纤衰减系数是如何定义的？答：⽤稳态中⼀根均匀光纤单位长度上的衰减（dB/km）来定义。
光纤通信原理及基础知识
光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散
光纤的基本参数
PMD定义 定义: 减弱的波长结构导致的两个线性偏振模的色散 Δ tPMD=Dpmd * LΛ0.5 PMD Link y= PMDQ :99.99% probability of 100000 y
光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散
光纤的分类
光纤的基本结构和分类
单模光纤特性
G.652光纤
G.653光纤
G.654光纤
G.655光纤
最成熟的单模光纤，但未把最小的衰减与最小的色散有效的结合在一起。
过渡性的单模光纤，通过对光纤的截止波长进行位移而获得极低的衰减。
过渡性的单模光纤，把零色散点移到了衰减最小的波长。
一种新型的单模光纤，把最小的衰减与小的色散结合在一起。
单模光纤的特性
光纤的基本结构和分类
G652光纤的分类、特点与应用
应用 ：支持G.957规定的SDH传输系统，G.691规定的带光放大的单通过路STM-16（ 2.5Gbit/s ）的SDH传输系统，G.693规定的40km的10Gbit/s以太网系统及STM-256 ：主要支持更高速率 ，例如G.691和G.692传输系统中直到STM-64 （10Gbit/s），在G.693和中对于STM-256的某些应用 （低水峰光纤） ：与G.652A光纤属性类似，允许使用在1360~1530nm扩展波长范围 ：与G.652B光纤属性类似，允许使用在1360~1530nm扩展波长范围
全反射： 当n1>n2时，随着入射角的不断增加，在入射角达到某一值时，折射角达到90oC，我们把此时的入射角称为临界角0 。当入射角大于临界角时，将发生全反射。
媒质1
光纤通信基础知识
光纤通信基础知识 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-光纤通信基础光纤通信是以光波为信号载体，以光导玻璃纤维为传输媒质的一种通信方式，在现代通信网中起着举足轻重的作用。
光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低、频带宽、无电磁感应等传输特点，因此，人们希望将光纤作为灵活性强且经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中。
这两种通信方式在今后电话业务的发展中是不可缺少的。
光纤和以往的铜导线相比有本质的区别，因此，在传输理论、制造技术、连接方法、测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论和方法。
光纤通信具有一系列优异的特性，因此，光纤通信技术在80年代初投入商用以来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。
可以说这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。
第一节现代通信网络一、通信系统的基本组成通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输(转移)信息的通道(信道)，实现信息的传输。
通信系统可以概括为一个统一的模型，如图 1-1 所示。
这一模型包括有：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿6个部分。
模型中各部分的功能如下：(1)信源：是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。
(2)变换器：变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。
(3)信道：信道是信号传输媒介的总称。
(4)反变换器：反变换器是变换器的逆变换。
(5)信宿：是指信息传送的终点，也就是信息接收者。
(6)噪声源：噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。
以上所述的通信系统只能实现两个用户间的单向通信，要实现双向通信还需要另外一个通信系统完成相反方向的信息传递工作。
而要实现多个用户间的通信，则需要将多个通信系统有机地组成一个整体，使它们能协同工作，即形成通信网。
图1-1通信系统基本构成模型二、通信系统的一般结构实际通信系统的一般结构如图 1-2。
光纤通信原理-(全套)教程文件
图1.2 反射波导和透镜波导
1966年，英籍华人高锟(K.C.Kao，当 时工作于英国标准电信研究所)博士深入研 究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题， 发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因 是其中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属 离子和其他杂质，其次是拉制光纤时工艺 技术造成了芯、包层分界面不均匀及其所 引起的折射率不均匀，他还发现一些玻璃 纤维在红外光区的损耗较小。
根据光纤的传导模数量，光纤通信系 统可以分为多模光纤通信系统和单模光纤 通信系统。
根据系统的工作波长，光纤通信系统 可分为短波长光纤通信系统、长波长光纤 通信系统和超长波长光纤通信系统。
第二章 光纤和光缆
光纤作为光纤通信系统的物理传输媒 介，有着巨大的优越性。
本章首先介绍光纤的结构与类型，然 后用射线光学理论和波动光学理论重点分 析光在阶跃型光纤中的传输情况，最后简 要介绍光缆的构造、典型结构与光缆的型 号。
系统中光发送机的作用是将电信号转 换为光信号，并将生成的光信号注入光纤。 光发送机一般由驱动电路、光源和调制器 构成，如果是直接强度调制可以省去调制 器，这些将在后续章节中详细介绍。
光接收机的作用是将光纤送来的光信 号还原成原始的电信号。它一般由光电检 测器和解调器组成，对于直接强度调制解 调器可以省略。
1.2 光纤通信的主要特性
1.2.1 光纤通信的优点
1. 光纤的容量大
光纤通信是以光纤为传输媒介，光波为载 波的通信系统，其载波—光波具有很高的 频率(约1014Hz)，因此光纤具有很大的通信 容量。
2. 损耗低、中继距离长
目前，实用的光纤通信系统使用的光 纤多为石英光纤，此类光纤在1.55μm波长 区的损耗可低到0.18dB/km，比已知的其 他通信线路的损耗都低得多，因此，由其 组成的光纤通信系统的中继距离也较其它 介质构成的系统长得多。
简述光纤通信的原理及应用
简述光纤通信的原理及应用一、光纤通信的原理光纤通信是一种利用光学原理传输信息的技术。
其原理基于光的折射与反射特性，即光线在两种介质之间传播时会发生折射或反射。
光纤通信利用光纤作为信息传输的介质，通过将信息转化为光信号，并利用光的折射与反射，将光信号在光纤中传输，并在接收端将光信号转化为电信号，从而实现信息的传输。
光纤通信的原理主要包括以下几个方面：1.1 光的传播特性光在光纤中的传播主要遵循光的折射和反射特性。
当光线从一种介质（如空气）射入到另一种具有不同折射率的介质（如玻璃光纤）中时，光线会发生折射。
而光线在介质表面发生反射时，会沿着入射角等于反射角的方向反射。
基于这些特性，光纤可以将光信号传输到目标位置。
1.2 光的衰减与色散光在光纤中的传播过程中，会受到衰减和色散的影响。
光在光纤中传播时，会发生能量损耗，导致光信号的强度逐渐减弱，这就是光的衰减现象。
而色散是由于光的不同频率成分传播速度不同而引起的，导致光信号在传输过程中发生信号失真。
1.3 光的调制与解调光纤通信中，发送端将电信号转化为光信号进行传输，这个过程叫做光的调制。
而光信号到达接收端后需要将光信号再转化为电信号，这个过程叫做光的解调。
光的调制和解调过程采用的是光电器件，如光电二极管等。
1.4 波分复用技术波分复用技术（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是光纤通信的一项重要技术。
它利用不同波长的光信号在光纤中进行并行传输，从而实现光纤通信的高容量传输。
利用波分复用技术，可以实现多个光信号同时传输，大大提高了光纤通信的传输速率和带宽。
二、光纤通信的应用光纤通信作为一种高速、大容量、抗干扰能力强的通信方式，在现代通信领域的应用非常广泛。
下面列举一些光纤通信的主要应用领域：•宽带接入光纤通信作为宽带接入的主要手段，能够提供高速、稳定的网络连接，满足了人们对于宽带网络的需求。
光纤宽带接入常见的应用包括光纤到户（FTTH）、光纤到楼（FTTB）等，广泛用于家庭、办公楼、学校等场所，提供高速互联网接入服务。
光纤光缆基本知识
光纤光缆基本知识光纤光缆基本知识1、光纤通信及发展史1、1966年英籍华⼈⾼锟提出'光纤通信'.2、以激光为光源，经光纤为传输媒质的通信⽅式，叫做光纤通信.3、1983年武汉三镇使⽤光纤通信投⼊电话⽹中使⽤，标志着我国光纤通信进⼊使⽤阶段.⼆、光通信原理介绍及光纤通信的特点1、全反射原理：1）光从光密介质射⼊光疏介质。
2）⼊射⾓⼤于临界⾓。
2、光通信特点：优点：1）传输频带宽、通信容量⼤2) 中继距离远、损耗低3）抗电磁能⼒强、⽆串话4）重量轻5）资源丰富6）抗化学腐蚀、柔软可绕缺点：1）强度不如⾦属2）连接⽐较困难3）分路耦合不变4）弯曲半径不宜太⼩5）传输能量⽐较困难三、光纤通信系统的组成光发送光传输光接收光端机四、光纤简介1、光纤的结构：由纤芯、包层、涂覆层组成2、光纤分类：1）按材料组成分：玻璃光纤、塑料光纤2）按传输模式分：单模光纤、多模光纤3）按折射率分布分：突变型、渐变型、阶跃型单模光纤G652 折射率：1310nm 1.4677 1550nm 1.4682G655 折射率：1550nm 1.4690多模光纤芯径62.5um A1b 折射率：850nm 1.496 1300nm 1.487芯径50um A1a 折射率：850nm 1.482 1300nm 1.4773、常⽤光纤的主要技术特性及部分指标介绍指标的介绍：1) 衰减：光在光纤中传输时能量的损耗2) ⾊散：光脉冲在光纤中传输时脉冲的展宽3) 偏振模⾊散：基模可分解成两个垂直相交的偏振模，光脉冲在光纤中传输时现两个垂直的偏振模间的时延差4) 光纤⼏何参数：包层直径、涂层直径、光纤不圆度同⼼度误差：芯/包层<1um><>不圆度=长轴直径-短轴直径/标准值4、模场直径：基模光斑的⼤⼩标准：9.2+0.4um模：光在光纤中的传输⽅式（单模、多模）纤芯直径：8.3um5、截⽌波长：保证光纤以基模传输的最⼩波长（G652 1100-1330nm）常⽤光纤的主要技术特性G652 衰减 1310nm≤0.36dB/km 1550nm≤0.22dB/km模场直径 1310nm 9.3+0.5um 1550nm 10.5+0.8um包层直径 125+1.0um包层不圆度 ≤02%模场/包层同⼼度误差 ≤1um涂层直径 245+5um涂层不圆度 /涂层与包层同⼼度误差 <>截⽌波长 1100nm≤λc≤1330nm零⾊散波长 1300nm-1324nm零⾊散斜率 ≤0.093Ps/nm2.km1288-1339nm波长范围内⾊散系数≤3.5 Ps/nm.km1271-1360nm波长范围内⾊散系数≤5.3 Ps/nm.km1550nm波长范围内⾊散系数 ≤17 Ps/nm.km衰减不连续性—--在1310nm或1550nm处均没有⼤于0.01dB的不连续点，实际⼀般控制≤0.03dB.衰减不均匀性----在光纤后向散射曲线上，任意500⽶长度上的实测衰减值与全长平均每500⽶的衰减值之差的最坏值应≤0.05dB.外观检查----排丝整齐，颜⾊鲜明涂覆层牢固光洁，不脱⽪.G655 (康宁LEAF、朗讯真波、长飞⼤保实)康宁 LEAF ：衰减： 1550nm ≤ 0.22dB/km模场直径（MFD）：9.5±0.6um截⽌波长(λcc) 1470nm⾊散：1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km1565-1625nm 4.5-11.2 PS/nm.km零⾊散斜率 ≤0.1Ps/nm2.kmPMD ≤0.1PS/km 1/2朗讯真波：衰减：1550nm≤ 0.22dB/km模场直径（MFD）：9.4±0.6um截⽌波长(λcc) 1260nm⾊散：1530-1565nm 2.0-6.0 PS/nm.km1565-1625nm 4.0-8.6 PS/nm.km零⾊散斜率 ≤0.05Ps/nm2.kmPMD ≤0.5PS/km 1/2光缆的简单介绍1、缆的分类按光纤类别分：单模光纤光缆、多模光纤光缆按缆芯结构分：中⼼束管式、层绞式、⾻架式层绞式把松套光纤绕在中⼼加强件周围绞合⽽构成。
光纤通信复习资料必看
复习提纲第一章知识点小结：1.什么是光纤通信？3、光纤通信和电通信的区别.2.基本光纤通信系统的组成和各部分作用。
第二章知识点小结1、光能量在光纤中传输的必要条件（对光纤结构的要求)。
2、突变多模光纤数值孔径的概念及计算.3、弱导波光纤的概念。
4、相对折射率指数差的定义及计算.5、突变多模光纤的时间延迟.6、渐变型多模光纤自聚焦效应的产生机理。
7、归一化频率的表达式.8、突变光纤和平方律渐变光纤传输模数量的计算。
第三章知识点小结1、纤通信中常用的半导体激光器的种类.2、半导体激光器的主要由哪三个部分组成？3、电子吸收或辐射光子所要满足的波尔条件.4、什么是粒子数反转分布？5、理解半导体激光产生激光的机理和过程。
6、静态单纵模激光器。
7、半导体激光器的温度特性. 8、DFB激光器的优点。
9、LD与LED的主要区别10、常用光电检测器的种类。
11、光电二极管的工作原理。
12、PIN和APD的主要特点。
13、耦合器的功能。
14、光耦合器的结构种类。
15、什么是耦合比？16、什么是附加损耗？17、光隔离器的结构和工作原理.第四章知识点小结1、数字光发射机的方框图。
2、光电延迟和张驰振荡。
3、激光器为什么要采用自动温度控4、数字光接收机的方框图。
5、光接收机对光检测器的要求。
6、什么是灵敏度？7、什么是误码和误码率？8、什么是动态范围？9、数字光纤通信读线路码型的要求. 10、数字光纤通信系统中常用的码型种类。
第五章知识点小结1、SDH的优点。
2、SDH传输网的主要组成设备。
3、SDH的帧结构(STM-1）。
4、SDH的复用原理。
5、三种误码率参数的概念.6、可靠性及其表示方法。
7、损耗对中继距离限制的计算。
8、色散对中继距离限制的计算。
第七章点知识小结1、光放大器的种类2、掺铒光纤放大器的工作原理3、掺铒光纤放大器的构成方框图4、什么WDM？5、光交换技术的方式6、什么是光孤子？7、光孤子的产生机理8、相干光通信信号调制的方式9、相干光通信技术的优点光纤通信复习第一章1.什么是光纤通信?光纤通信,是指利用光纤来传输光波信号的一种通信方式2。
光纤通信的原理和应用
光纤通信的原理和应用随着科技的发展和提高生活质量的不断要求，通信技术已经成为一种必备的生活方式。
通信技术的发展带动了电子、信息领域和科技的进步。
而光纤通信作为目前最先进的通信技术，其在大家的日常生活中得到了广泛的应用，具有明显的优势。
一、光纤通信的原理介绍光纤通信是一种利用光纤传输信号的高速通信技术，利用纯净材料制成的线材，可以将几百倍于铜线的信号传输，甚至可以接受地球上的语音或数字信号。
光纤通信传输信号的基本原理是光的反射原理。
利用“全反射”原理，在光纤管内部的光线反复地被反射，从而传输信号。
通信中使用的光纤通常由圆形截面的单根光纤或几根光纤组成，可以承载更广泛的波长范围，信号质量比传统的通信方式高，不受电磁场干扰，与通信的速度没有直接关系。
二、光纤通信的应用1.网络通信如今，这种技术的应用已经不限于电话领域-光纤网络正越来越受欢迎。
光纤通信技术在因特网中的广泛应用，不仅提供了更快的上网速度，更同时提供了丰富的多媒体应用，如在线视频会议，网络游戏，高清电影etc。
它的无损传输特性保证了信息内容的完整性，从而大大增强了数据安全性。
2.医疗领域在医疗领域，光纤通信技术也逐渐得到广泛应用。
例如，使用光纤技术的内窥镜，可以使医生们便捷地诊断胃部内聚集的异物或检查人体内部器官，尤其是在一些夜间或拍摄角度局限且难以接触的情况下，内窥镜可以像一个“天眼”一样快速地定位所需的病灶区域，从而显著提高诊断准确性和操作性。
3.交通运输在交通运输领域，光纤通信技术的应用也非常广泛，如全球定位系统（GPS）。
GPS不需要导航仪的上层系统就可以定位及记录位置信息，由于它的高精度及可靠性，因此被广泛应用于全球船舶、车辆和人员定位。
三、光纤通信技术的发展趋势在未来几年中，传统的铜缆线将被逐渐替代，光纤通信正逐渐成为流行的通信技术。
随着通信需求的不断增长，未来将会有更多的光纤投入使用，以更快速，更优质的方式进行数据传输。
同时，无缝衔接传输和更全面的应用场景也将成为未来重要的发展方向。
光纤通信原理及基础知识ppt课件
第一章 光纤通信的基本原理
第二章 光纤的基本结构和分类
第三章 光纤的基本参数
第四章 光纤的制造方法
光纤的基本结构和分类
光纤的结构及组成
纤芯 (SiO2+Ge+F) (掺锗二氧化硅) 8.6-9.5 µm
纤芯
(掺锗二氧化硅) 50 µm / 62.5 µm / 100 µm 纤芯 (聚甲基丙烯酸甲酯 ) 980 µm
衰减单 模光纤 G655光纤：在1550nm窗口给定波长区间内色散不为零的色 散位移单模 光纤， 称为非零色散位移光纤 G655A ：单信道光纤(1995)
G655B、 G655C ：DWDM光纤(2000.10,2003.1) G656光纤：使用于DWDM 系统S+C+L波带的非零色散位移光纤 (2003.10提出，2004.4争取会议同意)
1 2
媒质1
折射率n1
1
媒质1 折射率n1
媒质2 折射率n2
2
媒质2 折射率n2
1=2
n1· Sin1=n2· Sin2
光纤通信的基本原理
光的全反射定律
折射率 n＝光在真空中的传播速度/光在该媒质中的传播速度
媒质 折射率 真空 空气 水 多模光纤 单模光纤
玻璃
钻石
1.0
1.0003 1.33
光纤的基本结构和分类
单模光纤的特性
单模光纤特性
G.652光纤 G.653光纤 G.654光纤 最成熟的单模光纤，但未把最小的衰 减与最小的色散有效的结合在一起。 过渡性的单模光纤，把零色散点移到 了衰减最小的波长。
过渡性的单模光纤，通过对光纤的截 止波长进行位移而获得极低的衰减。
一种新型的单模光纤，把最小的衰减 与小的色散结合在一起。
光纤通信的基本原理
光纤通信的基本原理光纤是由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层、一次涂履层以及套塑保护层组成。
纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成，内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高，因此当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生反射现象，能量将不受损失。
这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
由发光二极管LED 或注入型激光二极管ILD 发出光信号沿光纤传播，在另一端则有PIN 或APD 光电二极管作为检波器接收信号。
为确保信号的有效传输，在光发送端之前需增加光放大器，以提高入纤的光功率，在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。
光纤类型根据光在光纤中的传播方式可将光纤划分为两种类型：即多模光纤和单模光纤。
多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为突变型折射率光纤和渐变型折射率光纤。
多模光纤主要用于短距离、低速率的通信，用于干线传输网建设的光纤主要有三种，即G.652 常规单模光纤、G.653 色散位移单模光纤和G.655 非零色散位移光纤。
而其中的G.65 3 光纤除了在日本等国家的干线网上有应用之外，在我国的干线网上几乎没有应用。
G.655 光纤中的新型光纤最多，如低色散斜率光纤、大有效面积光纤、无水峰光纤等。
G.652 单模光纤：在C 波段1530 ～1565 nm 和L 波段1565 ～1625nm 的色散较大，系统速率达到2.5 Gbit/s 以上时，需要进行色散补偿，在10 Gbit/s 时系统色散补偿成本较大，它是目前传输网中敷设最为普遍的一种光纤。
G.653 色散位移光纤：在C 波段和L 波段的色散很小，在1550nm 是零色散，系统速率可达到20 Gbit/s 和40 Gbit/s ，是单波长超长距离传输的最佳光纤。
但是，由于其零色散的特性，在采用DWDM 扩容时会出现非线性效应，产生四波混频（FWM ），导致信号串扰，因此不太适用于DWDM 。
光纤通信原理及基础知识
偏振模色散受限的最大理论传输距离 B 当比特率大于10Gbs 偏振模色散必须考虑降低光纤偏振模色散值改进光纤的几何形状导致裸纤的旋转 10 PMD ps4 km 25 Gbs10 Gbs 40 Gbs 30 180km llkm lkm 10 1600 km 100 km 6km 05 6400km 400 km 25km 02 40000 km 2500 km 156km 光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散受限的最大理论传输距离光纤的基本参数固有和非固有的偏振模色散原因包层中心为椭圆包层偏心进入气体侧压涂层椭圆涂层偏心非固有原因侧压弯曲扭曲光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散光纤的基本参数定义光纤作为单模光纤工作的最短波长工作波长超过此波长时只能传输基模此<aname=baidusnap0></a>时光</B>纤为单模光纤工作波长低于此波长时除基模外高次模也可传输此时光</B>纤为多模光纤光纤的光学及传输特性参数之一------截止波长光纤的基本参数弯曲损耗宏观弯曲损耗是指光纤在以远远大于光纤外径的曲率半径弯曲时所引入的附加损耗微观弯曲损耗是指光纤受到不均匀应力的作用光纤轴产生的微小不规则弯曲所引入的附加损耗光纤的光学及传输特性参数之一------弯曲损耗光纤的基本参数衰减系数色散系数截止波长弯曲损耗 1310nm波长处036dBkm 1550nm波长处022dBkm 1310nm波长处 0ps nmkm 1550nm波长处19ps nmkmcc1260nm 以75mm为直径松绕100圈1550nm波长处附加衰减005dB模场直径 1310nm 8-10m 1550nm 9-11m 光纤的光学及传输特性参数之一------参数典型值光纤的基本参数偏振模色散 PMD05ps km 12 光纤的光学及传输特性参数之一------ITU规范典型值光纤的基本参数机械及环境性能参数光纤筛选应力水平光纤抗张强度光纤动态疲劳参数光纤静态疲劳参数筛选应力069GPa 持续时间1s 典型值500kpsi nd 20 ns 20 光纤的基本参数光纤温度衰减特性光纤浸水性能光纤老化性能 -60oC85oC下附加衰减005dBkm 23oC下浸水14天后附加衰减005dBkm 温度湿度衰减特性 -10oC85oC98RH下附加衰减 005dBkm 85oC下老化一个月后附加衰减005dBkm 机械及环境性能参数光纤的基本参数第一章光纤通信的基本原理第二章光纤的基本结构及分类第三章光纤的基本参数第四章光纤的制造方法光纤的通信原理及基础知识光纤制造的工艺流程制造光纤的基本化学反应式如下 SiCl4 O2 SiO2 2Cl2 其工艺流程如下制棒脱水烧缩抛光拉丝筛选复绕光纤的制造方法根据预制棒生产方式的不同光纤制造方法可分为以下四种改进的化学气相沉积法 MCVD 等离子激活化学气相沉积法PCVD 真空泵 O2 SiCl4 GeCl4 BBr3 空腔谐振器排气喷灯管子O2 SiCl4 GeCl4 光纤制造的方法光纤的制造方法管外气相沉积法OVD 喷灯 O2 SiCl4 GeCl4 O2H2 多孔预制棒喷灯 O2 SiCl4 GeCl4 O2H2 O2H2 多孔预制棒轴向气相沉积法 VAD 光纤制造的方法光纤的制造方法工艺要求高洁净度氮气保护高速涂覆快速冷却预制棒驱动机构石墨炉预制棒在线测径仪在线测径仪涂覆模涂覆模 UV固化炉 UV固化炉收线盘拉丝光纤的制造方法 THANK YOU Please leave your Idea That is all for today 一般折射率n 1c 310 n1 n2 1信号丢失极小2无电磁干扰3 纤芯芯径包层直径光纤的模是指电磁波在光线中的传播方式G652称为常规单模光纤可在双波长工作其在1310nm处色散最低在1550处衰减最低价格低技术成熟90％＋其大色散在1550nm处对系统传输速率有很大影响 G652 最佳工作波长1310 G653 零色散波长在155 m 高斯分布的单模光纤模场直径是光场幅度分布1e处各点所围成圆的直径也等于光功率分布1e2处各点所围成圆的直径一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1e的各点中两点最大距离石英光纤的损耗曲线光纤的色散引起传输信号的畸变使通信质量下降从而限制了通信容量和通信距离光源发出的不是单色光调制信号有一定的带宽材料色散波导色散模式色散偏振色散单模光纤中世纪存在偏振方向相互正交的两个基模当光纤存在双折射时这两个模式的传输速度不同由此引起的色散叫偏振色散也属模式色散的范畴微弯损耗是在光纤的制作成缆敷设光纤在低温环境下运作而产生微弯产生的损耗是不可避免的光纤的通信原理及基础知识第一章光纤通信的基本原理第二章光纤的基本结构和分类第三章光纤的基本参数第四章光纤的制造方法光纤的通信原理及基础知识§11 光纤通信的基本原理信号处理发送端信号处理接收端光波导第一章光纤光缆的基本知识 f 10km 1km 100m 10m 1m 1cm 1dm 105m 100km 107m 0 10Hz 100Hz 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G 10G 1cm 100m 1mm 10m100nm 1m 10nm 1nm 100pm 10pm 1pm 10G 100G 1T 10T 100T 1015T 1017T1016T 1019T 1018T 1020T 16m 15m 13m 14m 11m 12m 1m 900nm 800nm700nm 500nm 600nm 400nm 红外线紫外线 X射线伽玛射线光纤应用范围无线电电视卫星 LW KW MW UKW dm cm 高频微波低频交流电直流电微波可见光电磁波谱频谱分配光纤通信的基本原理光在传输过程中在两种不同的传输媒质的界面将产生以下行为一部分入射光将被反射一部分入射光将进入第二种媒质并产生折射媒质 1 折射率n1 媒质 2 折射率n2 入射光线反射光线 1 2 1 2 n1·Sin1 n2·Sin2 媒质1 折射率n1 媒质2 折射率n2 入射光线 1 2 折射光线光的反射和折射定律光纤通信的基本原理折射率 n＝光在真空中的传播速度光在该媒质中的传播速度全反射当n1n2时随着入射角的不断增加在入射角达到某一值时折射角达到90oC我们把此时的入射角称为临界角0 当入射角大于临界角时将发生全反射媒质1 媒质2 根据折射定律我们可以求出临界角此时2＝90o即 n1·Sin0 n2·Sin90o 所以 Sin0 n2n1 媒质折射率真空空气水多模光纤单模光纤玻璃钻石光的全反射定律光纤通信的基本原理光通信正是利用了全反射原理当光的注入角满足一定条件时光</B>便能在光纤光波导内形成全反射从而达到长距离传输的目的包层 n2 纤芯 n1 光纤中心轴线 0 90- 0 包层 n2 空气 n0 1 光纤的导光原理光纤通信的基本原理 n1 n2 n0 n0 空气中的折射率n1 纤芯的折射率 n2 包层的折射率 0 0 入射角和 sin0n2n1 条件涂层包层纤芯光纤的结构光纤的基本结构和分类光纤通信的优点光通信基本原理大容量长中继距离适应能力强体积小重量轻便于安装和维护选材丰富价格低Raw material abundance low price 保密性强第一章光纤通信的基本原理第二章光纤的基本结构和分类第三章光纤的基本参数第四章光纤的制造方法光纤的通信原理及基础知识光纤的结构及组成涂层力学影响的防护涂层 acrylic 250 μm 涂层 250 μm 标准单模光纤标准梯度折射率分布多模光纤纤芯 SiO2GeF 掺锗二氧化硅86-95 μm 纤芯聚甲基丙烯酸甲酯980 μm 包层 SiO2F 掺氟二氧化硅125 μm 纤芯掺锗二氧化硅50 μm 625 μm 100 μm 涂层 1000 μm 塑料光纤光纤的基本结构和分类按材料分类二氧化硅系光纤多组份光纤塑料光纤光纤的分类光纤的基本结构和分类用于通信如光缆用于传感器如光纤陀螺用于传输图像如内窥镜其它用途如用于传输能量按用途分类光纤的分类光纤的基本结构和分类按传输模式分类多模光纤单模光纤光纤的分类光纤的基本结构和分类 G651多模光纤工作波长为850nm的LAN用的多模光纤 G652光纤最佳工作波长为1310nm的单模光纤 G652A G652B标准光纤 G652C G652D低水峰全波光纤 G653光纤零色散波长在155m窗口的单模光纤 G654光纤截止波长在1500 nm的海底应用单模光纤又称为最低衰减单模光纤 G655光纤在1550nm窗口给定波长区间内色散不为零的色散位移单模光纤称为非零色散位移光纤G655A 单信道光纤 1995 G655B G655C DWDM光纤 20001020031 G656光纤使用于DWDM 系统SCL波带的非零色散位移光纤 200310提出20044争取会议同意光纤的分类光纤的基本结构和分类单模光纤特性G652光纤 G653光纤 G654光纤 G655光纤最成熟的单模光纤但未把最小的衰减与最小的色散有效的结合在一起过渡性的单模光纤通过对光纤的截止波长进行位移而获得极低的衰减过渡性的单模光纤把零色散点移到了衰减最小的波长一种新型的单模光纤把最小的衰减与小的色散结合在一起单模光纤的特性光纤的基本结构和分类G652光纤的分类特点与应用应用 maxbook118com支持G957规定的SDH传输系统G691规定的带光放大的单通过路STM-16 25Gbits 的SDH传输系统G693规定的40km的10Gbits以太网系统及STM-256 maxbook118com主要支持更高速率 maxbook118com输系统中直到STM-64 10Gbitsmaxbook118com1中对于STM-256的某些应用maxbook118com低水峰光纤与G652A光纤属性类似允许使用在13601530nm扩展波长范围 maxbook118com与G652B光纤属性类似允许使用在13601530nm扩展波长范围光纤的基本结构和分类长距离应用发展方向是大有效面积色散平坦型G655 城域网中低水峰光纤 G652C G652D有较大的应用前景关键在价格目前主要采用的是G652A G652B光纤接入网中将主要应用G652光纤其发展前景仍被很多专家看好目前市场规模在下降但仍继续占主导地位 LAN中将主要应用多模光纤芯径逐渐由625m向50 m发展市场在逐渐扩大室内布线将向塑料光纤发展光纤应用的发展趋势光纤的基本结构和分类第一章光纤通信的基本原理第二章光纤的基本结构及分类第三章光纤的基本参数第四章光纤的制造方法光纤的通信原理及基础知识几何尺寸参数光学及传输特性参数机械及环境性能参数光纤参数分类光纤的基本参数光纤的几何尺寸参数纤芯直径纤芯包层同心度包层外径 d dxdy 2 包层不圆度 dmax-dmind 涂层外径包层涂层同心度光纤翘曲度 R dx dy R 光纤的基本参数光纤几何尺寸参数典型值纤芯直径多模光纤纤芯直径单模光纤纤芯包层同心度包层外径包层不圆度涂层外径包层涂层同心度62550m 8～10m 10m 125m2m 2 245m10m 15m 光纤翘曲度 2m 光纤的基本参数光纤的光学及传输特性参数衰减系数色散系数截止波长弯曲损耗偏振模色散模场直径光纤的基本参数定义高斯分布的单模光纤模场直径是光场幅度分布1e处各点所围成圆的直径也等于光功率分布1e2处各点所围成圆的直径光纤的光学及传输特性参数之一------模场直径光纤的基本参数● P0Pe 衰减系数＝10lg PiPo L 下面Pi 输入功率Po 通过长度为L的光纤后的输出功率 L 传输距离定义 Loss dB -10lg PoutPin 限制传输距离固有损耗瑞利散射材料反射紫外线辐射红外线吸收外来损耗吸收分离点损耗 Pi Po L §12衰减系数光纤的光传输特性衰减 dBkm波长 nm 1310 1550 036 020 －单模光纤的典型频谱衰耗 OH-吸收峰又称为水峰光纤的光学及传输特性参数之一------典型频谱衰耗图光纤的基本参数定义由于传输介质的折射率与光波的波长相关而造成不同波长的光在相同传输介质中的传播速度不同的现象其程度用色散系数进行反映光纤的光学及传输特性参数之一------色散系数D ps km·nm 光纤的基本参数 Theoretical max distance limited by the dispersionB capacity 1550nm G652 1550nm G655 1310nm G652 25Gbs928km 4528km 6400km 10Gbs 58km 283km 400km 20Gbs 145km 70kml00km 40Gbs 36km 18km 25km 10 光纤的光学及传输特性参数之一------色散受限最大理论传输距离光纤的基本参数 8 4 -4 0 1200-8 1800 1400 1500 1600 1700 1 3 2 nm 4 色散D ps nmkm 波长nm 1 非色散位移光纤 2 色散位移光纤 3 色散平坦光纤 4 非零色散位移光纤－不同单模光纤的色散曲线光纤的光学及传输特性参数之一------色散曲线图光纤的基本参数定义基模包含两个正交的矢量这两个偏振矢量在传播过程中会产生时延从而引入偏振模色散光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散光纤的基本参数 PMD定义定义减弱的波长结构导致的两个线性偏振模的色散Δ tPMD Dpmd L∧05 PMD Link y PMDQ 9999 probability of 100000 y 光纤的光学及传输特性参数之一------偏振模色散光纤的基本参数一般折射率n 1c 310 n1 n2 1信号丢失极小2无电磁干扰 3 纤芯芯径包层直径光纤的模是指电磁波在光线中的传播方式 G652称为常规单模光纤可在双波长工作其在1310nm处色散最低在1550处衰减最低价格低技术成熟90％＋其大色散在1550nm处对系统传输速率有很大影响 G652 最佳工作波长1310 G653 零色散波长在155 m 高斯分布的单模光纤模场直径是光场幅度分布1e处各点所围成圆的直径也等于光功率分布1e2处各点所围成圆的直径一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1e的各点中两点最大距离石英光纤的损耗曲线光纤的色散引起传输信号的畸变使通信质量下降从而限制了通信容量和通信距离光源发出的不是单色光调制信号有一定的带宽材料色散波导色散模式色散偏振色散单模光纤中世纪存在偏振方向相互正交的两个基模当光纤存在双折射时这两个模式的传输速度不同由此引起的色散叫偏振色散也属模式色散的范畴微弯损耗是在光纤的制作成缆敷设光纤在低温环境下运作而产生微弯产生的损耗是不可避免的 Sheet115190000 00 00 00 00。
光纤通信基础知识
时间片
A2 D2
1
2
3
4
时隙
MUX
A3 D3
D1 D2 D3
复用后数据 原始信号 数字化信号
TDM适用于数字信号
传输
异步时分复用-ATM
(2)异步时分复用：将一条共享传输路线上的时隙动态，按 需分配给设备的一种时分复用技术。 t1 t2 t3 A
带宽浪费
同步 TDM A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
周期1 周期2
B
C D
待发数据
可用带宽
异步Tห้องสมุดไป่ตู้M A1 B1
周期1
B2
周期2
C2
ATM是一项数据传输技术。ATM是以信元为基础的一种分组交换和复用技术，它是一种 为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。 ATM的传送单元是固定长度53byte的CELL（信元） ATM适配层（AAL）是把一特定的数据源转换成ATM通讯量的特定类型的服务，也就是说 它 处理建立用户所要求的服务质量的机制。有四个被定义的类： A 级 - 固定比特率(CBR)业务:ATM适配层1(AAL1),支持面向连接的业务,其比特率固 定,常见业务为64Kbit/s话音业务,固定码率非压缩的视频通信及专用数据网的租用电 路。 B 级 - 可变比特率(VBR)业务:ATM适配层2(AAL2)。支持面向连接的 业务, 其 比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信 和压缩的视频传输。该业务具有传递介面延迟物性, 其原因是 接收器需要重新组装原来的非压缩语音和视频信息。 C 级 - 面向连接的数据服务:AAL3/4。该业务为面向连接的业务,适 用于文件传递和数据网业务,其连接是在数据被传送以前建立 的。它是可变比特率的,但是没是介面传递延迟。 D 级 - 无连接数据业务:常见业务为数据报业务和数据网业务。 在 传递数据前, 其连接不会建立。AAL3/4或AAL5均支持此业务。
光纤通信基础原理-培训材料
未来展望
随着技术的不断进步，光纤 通信将继续发展，为信息交 流提供更强大的支持。
传输介质
光纤作为传输媒介传递光信号。
光纤通信的优势和应用
高速传输
光纤通信具有较高的传输速度 和带宽。
远距离传输
光纤通信可以实现数十公里、 甚至数百公里的数据传输。
大容量
光纤通信可传输大量数据和信 息。
光纤通信系统的组成部分
光源 产生光信号的装置。
光纤传输介质
光接收器
用于传输光信号的光导纤维。
将光信号转化为电信号的装 置。
光纤通信的未来发展趋势
1 更高速率
研究和开发超高速率的 光纤通信技术。
2 更大带宽
提升光纤通信的传输带 宽，满足不断增长的数 据需求。
3 更远传输距离
改进光纤通信技术，实 现更远距离的数据传输。
总结和要点
光纤通信
现代通信技术的关键组成部 分，具有高速、大容量和远 距离传输的优势。
发展历程
经过多年发展，光纤通信已 成为主流通信方式，为我们 的日常生活提供支持。
光纤通信基础原理-培训 材料
本培训材料旨在介绍光纤通信的基础原理，并探讨其发展历史、应用优势、 组成部分以及未来发展趋势。
什么是光纤通信？
1 光纤传输
基于光纤的传输系统，通过传递光信号实现通信。
2 替代电信
光纤通信已成为传统电信方式的重要替代品。
3 高速率
具有高速率的数据传输，适用于大容量的信息传递。
光纤通信的发展历史
1
2 0世纪50年代
光纤通信的初步概念出现。2 Nhomakorabea2 0世纪60年代
首批光纤进行实验验证，并取得初步成果。
3