光纤光缆笔记

1_1绪论

电通信分有限和无线

光通信分有线（光纤）和无线

光纤通信简介

电通信：以电磁波作为信息载体以通信电缆或大气为传输媒介的通信方式

光通信：激光

光通信的雏形

1.贝尔老电话

话筒——透镜——孤光灯；200米

话筒——透镜——硅光电池抛物镜听筒中；

股光灯

1.不是相干光

2.白光散开角太大

激光：相干光平行

一、大气光通信

优点：简单经济，机动灵活；

缺点：

1.受大气影响特别大。。。天气好20~30dB/km;不好200dB/km

2.传输不稳定

3.场合受限，要求收发两地直线可见

二、光通信系统的组成及分类

1.光通信系统的组成

信号——电发射机——光发送机——光纤——光中继——光接收机——电接收机——信号

电发射机——调制信号

模拟信号——载波通信

数字通信——PCM通信

光发送机——电信号与光信号的转换（直接调制/外调制）

直接调制电信号——驱动电路——光源——光信号

外调制驱动电路（光源——调制器（电信号））——光信号

光中继——将失真的信号进行放大，整形再生；

光放大器

电放大量光/电——电放大——电光

光接收机——光/电转化PIN/APO

2.光纤通信系统分类

1.传输信号性质包括：模拟传输和数字传输

1.按传输波长和光纤类型分短波（850nm）多模光纤1310 单模光纤

长波1310nm 多模光纤1550 单模光纤三、光纤通信的发展及历程

1.探索时期的光通信

●原始光通信（烽火台旗语）

●1880年贝尔光学电话

●1960年maiman 红宝石激光器

3.现代光通信——光纤通信（1970）

●30年代衰减：1000dB/km

●1966年美籍华人：高锟

●1970年20dB/km

●1972年 4 dB/km（这两个康宁）

●1973年 2.5 dB/km

●1974年 1.1 dB/km （这两个贝尔实验室）

我国于1977年武汉邮电科学院 3 dB/km

1_2 光纤通信的特点及应用

一、光纤通信的优点

●传输频带宽，容量大1014HZ

●损耗低，中继距离比较长

●抗电磁干扰能力强

●保密性好

●体积小重量轻

●节省有色金属材料

●软化温度高，不产生火花，防雷电

二、缺点

●抗拉强度低

●连接困难

●材料提供要求高

●光纤弯曲半径不能太小

●光直接放大困难

1-3 光的性能

一、电磁波谱图

300um 远红外光25um红外光15um 近红外光0.76um 可见光0.39um 紫外线0.006um

无线电波红外线可见光紫外线X射线Y射线

光纤0.8~1.8um(167~375Hz)

二光的反射与折射

当入射角大于折射角时，才能发生全反射

全反射是光信号在光纤中传输的必要条件

三光的干射

1.相干波——由频率相同，传播方向相同，位相相同或位相差值恒定的两个波源发生的波是相干波：在

传输过程中，加强的地方始终加强；减弱的地方始终减弱

2.获得相干光的方法，同出一点，一分为二，各行其路，合二为一

见图分波阵面法

分振幅法

四光的衍射（菲尼尔和幅朗斯衍射）

绕过障碍物继续向前传播

五、光的偏振

自然光：大量原子，不同方向

偏振：自然光通过某种方法只保持某个方向的光

部分偏振光：（一个加强）

线偏振光：只剩一个

六、光的吸收、色散和散射（吸收和散射是形成损耗的原因）

1.吸收——光通过介质后，光强度减弱的现象（与波长λ有一定关系）

α为吸收系数L为介质厚度

与波长有一定的关系——选择性吸收

与波长无关——普遍性吸收（空气，水）

3.色散：介质的折射率随入射波的波长改变而改变的现象

正常色散：λ增大n 减小n=a+b/λ2+ c/λ4

非正常色散：λ增大n 增大

散射：光通过某种不均匀介质时，偏离原来的传播方向

β代表散射系数

线性散射（瑞利散射——散色离子/米氏散射）

非线性散射（拉曼散射/布里渊散射）

七、激光laser（光受激辐射放大）

自发辐射——不是相干光

受激辐射——形成激光相干光

受激吸收

激光形式：必须有产生激光的物质——激活物质（亚稳态）

必须能形成粒子数反转分布的激励源

必须完成频率选择的光学谐振腔

激光的特点 1.单色性好，2.方向性好

第二章光通信的基本原理

2-1 概述

一、光纤结构

1.纤芯、包层、涂覆层

多模纤芯：50~62.5um

单模纤芯：4~10um

包层：125um

二光纤种类

按材料分：石英光纤，塑料光纤，多组分玻璃，液纤、氟化物

按传输模式分：多模、单模

按折射率分：阶跃型、渐变型

按工作波长分：短波长、长波长，超长波长

按套塑结构分：松套、紧套

1.按材料分：

●石英光纤：以二氧化硅为主，掺杂P, Ge, B氧化物

NSiO2=1.458 NP2O5=1.5 NGeO2=1.48~1.50 NB2O5=1.45（折射率）特点：衰减小，强度和可靠性好，但工艺较难

●塑料光纤

纤芯——PMMA\ PS\PC\

包层——氟聚物

衰减=50dB/km

●多组分玻璃光纤