(整理)光纤通信原理及基础知识
光纤通信知识点归纳
第1章概述1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm的波长区，对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、1.31μm及1.55μm。
2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3）目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继器组成。
1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。
2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。
3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
特性参数：灵敏度4）一般地，大容量、长距离光纤传输: 单模光纤+半导体激光器LD小容量、短距离光纤传输: 多模光纤+半导体发光二极管LED5）光纤线路系统：功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。
组成：光纤、光纤接头和光纤连接器要求：较小的损耗和色散参数3、光纤通信的特点：优点：（1），传输频带宽，通信容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长：石英光纤损耗低达0.19 dB/km，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点：1）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。
光纤通信原理及基础知识
t D • Δ PMD= pmd * LΛ0.5
•
PMD Link
y=
1
n
n k 1
x
2 k
1 2
• PMDQ :99.99% probability of 100000 y
光纤的基本参数
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
偏振模色散受限的最大理论传输距离
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
第一章 光纤、光缆的基本知识
§1.1 光纤通信的基本原理
信号 处理
发送端
光波导
信号 处理
接收端
光纤通信的基本原理
频谱分配
电磁波谱
低频
高频
微波
直流电
LW MW KW UKW dm cm
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。
光纤的基本参数
参数典型值 光纤的光学及传输特性参数之一------
• 模场直径： • 衰减系数：
• 色散系数：
• 偏振模色散：
• 截止波长： • 弯曲损耗：
•1310nm: 8-10m; 1550nm: 9-11m
包层(SiO2+F )掺氟二氧化硅
125 µm
标准单模光纤
标准梯度折射率分布多模光纤
涂层(acrylic) 250 µm
涂层 250 µm
涂层
力学影响的防护
塑料光纤
涂层 1000 µm
光纤的基本结构和分类
光纤的分类
按材料分类：
光纤通信基本知识
一、光纤通信的基本知识（一）光纤通信的概念1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。
结果使观众们大吃一惊。
人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是由于全反射的作用，由于水等介质密度由于比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。
表面上看，光好像在水流中弯曲前进。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。
由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
（视频）光纤通信的原理是：在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。
（视频）（二）光纤通信的发展光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。
采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。
中国光纤通信已进入实用阶段。
（三）光纤通信的优缺点1、光纤通信的优点现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信本身具有许多突出的优点：①频带宽，通信容量大。
光纤可利用的带宽约为50000GHz，1987年投入使用的1.7Gb/s光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，2.4Gb/s系统，能同时传输30000多路电话。
频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带综合业务数字网(B-ISDN)发展的需要。
光纤通信原理和基础知识.
光纤通信是用光做信息的载体，以光 纤作为传输介质的一种通信方式。 特点：光电转换 优点：带宽大 中继距离长 缺点：成本高 连接复杂
汉维光纤通信
光纤通信的基本单元
光纤通信系统是由光发射器、光 纤和光接收器三个基本单元构成的。
汉维光纤通信
光纤通信的基本单元--光纤
光纤是传输介质，由两种不同折射率 的石英玻璃（SiO2）在高温下拉制而成 的，内层为纤芯，传输光信号；外层为 包层，作用是将光信号封闭在纤芯中传 输。
汉维光纤通信
单模光纤
9微米
单模光纤外径125微米，内
径9微米（用B来表示）。用
于长距离干路传输。具体带
宽和传输长度视设备而定。
通常使用波长为1310nm或
125微米 1550nm的光进行传输
汉维光纤通信
多模光纤
50或62.5微米
125微米
目前使用的多模光纤共 有两种。一种外径125微米， 内径62.5微米（用A1b来 表示）。一种外径125微米， 内径50微米（用A1a来表 示） 。一般有效传输距离 在2公里以内。通常使用波 长为850nm或1300nm的 光进行传输。
汉维光纤通信
光纤通信的基本单元--光纤
纤芯中掺入GeO2以 加大纤芯的折射率， 使得光在纤芯和包层 的界面实现全内反射， 将损耗降低到最小。
汉维光纤通信
光纤传输原理—全反射
汉维光纤通信
光纤分类：单模光纤和多模光纤 单模光纤：光在光纤内传输时只有一种模式。
多模光纤：光在光纤内传输时有一种以上模式。Leabharlann 汉维光纤通信光纤的生产制造工艺
夹具
预制棒 拉丝加热炉
直径监测仪 涂敷设备 硬化设备
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。
光纤通信原理和基础知识
光纤通信原理和基础知识光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信技术。
光纤是一种由高纯度玻璃或塑料制成的非导体材料，可以通过内部反射原理传输光信号。
相对于传统的铜线传输，光纤具有更大的带宽、更低的损耗、更长的传输距离和更高的抗干扰能力，因此被广泛应用于现代通信领域。
光纤通信的工作原理基于光的全反射现象。
当光线通过光纤的两侧，并以超过临界角的角度射入光纤中时，光线会在内部完全反射。
这样，光信号就可以沿着光纤进行传输，直到遇到终端设备或者光纤长度超过极限。
光纤通信的基础知识包括以下几个方面：1.光纤的构成：光纤主要由纤芯和包层组成。
纤芯是光信号传输的核心部分，由高纯度玻璃或者塑料制成。
包层是纤芯的保护层，通常由具有低折射率的材料制成，可以减小信号的损耗和干扰。
2.光纤的损耗：光信号在光纤中传输过程中会发生损耗，主要包括衰减损耗和色散损耗。
衰减损耗是光信号强度随着传输距离增加而逐渐减小的现象，通常使用分贝（dB）来表示。
色散损耗是由于光信号的频率不同而引起的，会导致信号失真。
3.光纤的带宽：带宽是指光纤传输信号的能力，通过单位时间内传输的数据量来衡量。
光纤的带宽比铜线更大，可以支持更高速率的数据传输。
4.光纤的连接方式：光纤的连接方式主要有插拔式连接和固定式连接。
插拔式连接通常使用光纤连接器，可以方便地插入和拔出。
固定式连接通常使用光纤接头或者光纤焊接，适用于长期固定的连接。
5.光纤的传输距离：光纤通信可以实现长距离的传输，最远甚至可以达到几百公里。
传输距离的限制主要取决于信号的衰减和光纤的噪声级别。
光纤通信基础知识ppt课件
光检测器广泛应用于光纤通信、光传 感、激光雷达等领域，特别是在高速、 长距离的光纤通信系统中，光检测器 的作用尤为关键。
光放大器
光放大器是光纤通信系统中的关键器件之一，主要分 为掺铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RA）
两类。
输入 标题
作用
光放大器的作用是对光信号进行放大，补偿光纤传输 过程中的光信号损耗，提高光纤通信系统的传输距离 和稳定性。
光检测器
分类
光检测器是光纤通信系统中的另一重 要器件，主要分为光电二极管（PIN） 和雪崩光电二极管（APD）两类。
性能参数
光检测器的性能参数包括响应度、带 宽、噪声等，这些参数直接影响着光 纤通信系统的接收灵敏度和动态范围。
作用
光检测器的作用是将光信号转换为电 信号，从而实现光信号的接收和检测。
模拟光纤通信系统的应用
03
在音频广播、视频传输等领域得到广泛应用。
光纤通信系统设计
01
光纤通信系统设计的基本原则
确保系统的传输性能、稳定性、可靠性和经济性。
02
光纤通信系统设计的主要内容
包括光源、光检测器、光纤、中继器和放大器等器件的选择和配置。
03
光纤通信系统设计的优化
通过采用先进的调制技术、编码技术等手段，提高系统的传输性能和容
性能参数
光源的性能参数包括波长、光谱宽度、输出功率、阈值电 流等，这些参数对光纤通信系统的性能和稳定性有着重要 影响。
作用
光源的作用是将电能转换为光能，为光纤通信系统提供光 信号。
应用场景
光源广泛应用于光纤通信、光传感、光谱分析等领域，特 别是在长距离、大容量的光纤通信系统中，光源的作用尤 为重要。
光纤通信发展历程
光纤通信原理
光纤通信原理（终极资料）第一章1. 单模光纤芯径小（10m m 左右），仅允许一个模式传输，色散小，工作在长波长（1310nm 和1550nm ），与光器件的耦合相对困难2. 多模光纤芯径大（62.5m m 或50m m ），允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm 或1310nm 。
与光器件的耦合相对容易3、目前的实用光纤通信系统中采用直接调制方式，即将调制信号直接作用在光源上，使光源的输出功率随调制信号的变化而变化。
即（点—点光通信系统）包括：收发信电端机、传输信道、光接收端机等。
4、光纤通信与电通信的主要差异有两点：一是用光频作为载频传输信号，二是用光缆作为传输线路。
主要特点：(1)传输频带宽，通信容量大；(2)损耗低，传输距离远，通信质量高；(3)抗干抗能力强，应用范围广；(4)线径细，重量轻。
（5）线路易铺设；（6）、耐化学腐蚀；（7）、材料来源丰富，节约大量有色金属缺点：(1)光纤弯曲半径不宜过小；(2)光纤的切断和连接操作技术复杂；(3)分路、耦合麻烦。
5、概念：光纤通信是以光波为载体，以光纤为传输媒质的一种通信方式。
光纤通信技术是世界新技术革命的重要标志，是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。
PS:单模光纤一般用LD 、LED 做光源，多模用LD ，电--光转换（E/O ），光--电转换（O/E ）。
多模光纤的带宽为50MHz~500MHz/Km ，单模光纤的带宽为2000MHz/Km 。
6、光纤工作波长：850nm,1300nm,1500nm ，波段：0.8~1.8μm第二章1、光纤典型结构多层同轴圆柱体，通常由高纯二氧化硅（SiO2），多模光纤的芯径大多为50μm,单模光纤的芯径仅4~10μm 。
包层外径一般为125μm 。
2、几种分类方法：（1）．阶跃型和梯度型光纤(根据光纤的折射率分布函数)：光纤中光线包括：子午光线和斜线光线。
梯度型：折射率沿光纤径向渐变。
纤芯折射率呈均匀分布，纤芯和包层相对折射率差Δ为1%～2%。
光纤通信技术的使用教程分享
光纤通信技术的使用教程分享光纤通信技术是一种高速、高带宽的通信传输方法，这种技术已经广泛运用于今天的现代通信网络中。
光纤通信技术的使用可以极大地提高传输速度和信号质量，满足了人们对于数据传输的高要求。
在这篇文章中，我们将为大家分享光纤通信技术的相关知识和使用教程，希望能帮助大家更好地了解和应用这项重要的通信技术。
一、光纤通信技术的基础知识1. 光纤通信的原理：光纤通信是利用光纤作为传输介质，通过将信息转换成光信号传输，再通过接收器将光信号转换回电信号的方式进行数据传输。
这种方式能够实现高速、高带宽和长距离传输。
2. 光纤的构成和类型：光纤通信中常用的光纤主要由纤芯和包层组成，其中纤芯是光信号传输的核心，包层则用来保护纤芯并提高信号传输效率。
根据光纤的结构和用途不同，可以分为单模光纤和多模光纤两种类型。
3. 光纤通信的优势：与传统的电缆通信相比，光纤通信具有许多优势。
光纤通信具有更大的带宽和更低的传输损耗，能够支持更高速的数据传输。
此外，光纤通信还具有抗电磁干扰、安全性高、体积小和免维护等优势。
二、光纤通信技术的应用及使用教程1. 光纤通信的应用领域：光纤通信技术广泛应用于各个领域，包括电信、互联网、有线电视、数据中心等。
在电信行业中，光纤通信技术被用于电话、宽带网络和移动通信基站等。
在互联网领域，光纤通信实现了高速、稳定的网络连接。
2. 光纤通信的设备和组件：为了实现光纤通信，我们需要一些特定的设备和组件。
这些设备包括光纤收发器、光纤放大器、分光器、光开关等。
在选择和使用这些设备时，需要根据实际需求和使用环境来确定。
3. 光纤通信系统的建设和维护：搭建光纤通信系统需要进行前期规划、设计和施工等工作。
首先，需要确定信号传输距离、带宽要求和网络拓扑结构等信息，并选择合适的设备和光纤类型。
在系统建设完成后，还需要定期进行光纤的检测和维护工作，以保证系统的正常运行和性能优化。
4. 光纤通信技术的故障排除：光纤通信系统可能会出现一些故障，如信号中断、传输质量下降等。
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识光纤通信是一种利用光信号传输信息的通信技术。
它基于光波在光纤中的传输，具有高带宽、低损耗、抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。
下面将介绍光纤通信的原理和一些基础知识。
1.光纤通信原理光纤通信的原理基于光的全内反射。
光纤是由一个或多个折射率不同的材料构成，光信号通过光纤中的光核进行传输。
当光信号从一个折射率较高的材料传到折射率较低的材料时，会发生全内反射，光信号会在光纤中沿着光核一直传输。
光纤通信系统主要包括光源、光纤和光接收器三个部分。
光源产生光信号并将其注入光纤中，光纤将光信号传输到目标位置，光接收器将光信号转化为电信号进行处理。
这样就完成了光纤通信的整个过程。
2.光纤类型根据应用场景和使用材料的不同，光纤可以分为多种类型。
常见的光纤类型有单模光纤和多模光纤。
单模光纤（Single-Mode Fiber，SMF）是一种具有较小光纤芯径的光纤，适用于远距离传输。
它可以在光纤中传输一个光模式，具有较低的传输损耗和较小的色散效应。
单模光纤主要用于长距离通信和数据传输。
多模光纤（Multi-Mode Fiber，MMF）是一种具有较大光纤芯径的光纤，适用于短距离传输。
多模光纤可以在光纤中传输多个光模式，但由于折射率不同，不同光模式的传输速度会有差异。
多模光纤主要用于局域网、数据中心等短距离通信场景。
3.光纤连接方式光纤连接主要有两种方式：直连和连接器。
直连是将两根光纤通过激光焊接技术直接连接起来。
直连具有较低的插损和回波损耗，但连接时需要专业操作，一旦连接失败将无法更换。
连接器是将光纤端面抛光并用连接器将两根光纤连接在一起。
连接器具有灵活性，连接和更换方便，但具有一定的插损和回波损耗。
4.光纤通信的关键参数光纤通信中，有几个重要的参数需要关注。
带宽是指光纤传输信号的频率范围。
带宽越大，传输速率越高。
损耗是光信号在光纤中传输时丢失的能量。
损耗越小，信号传输的距离越远。
色散是指光信号在光纤中传输时信号传播速度与光波长之间的关系。
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。
光纤传输知识点总结
光纤传输知识点总结一、光纤传输的基本原理光纤传输的基本原理是利用光的全内反射特性进行信号的传输。
当光线进入光纤时，如果入射角小于临界角，光线就会被完全反射在光纤的内壁上，不会发生透射。
由于光的速度很快，因此通过光纤的传输速度也非常快。
在光纤传输过程中，光信号会在光纤中不断地进行全内反射，达到信息传输的目的。
二、光纤的特点1. 带宽大：由于光的波长较短，因此光纤的带宽远远大于传统的铜线传输。
2. 传输速度快：光的传输速度非常快，因此光纤传输的速度也非常快，是传统电信号传输的数倍甚至数十倍。
3. 抗干扰能力强：光信号在光纤中传输时，不会受到外界电磁干扰的影响，因此光纤传输的抗干扰能力非常强。
4. 传输距离远：由于光的传输损耗小，因此光纤传输可以实现更远距离的信号传输。
5. 体积小、重量轻：与传统的电缆相比，光纤具有较小的体积和重量，便于安装和维护。
三、光纤传输系统的结构光纤传输系统主要由光源、光纤、光接收器组成。
光源可以是激光、LED等发光器件，发出的光信号通过光纤传输到目标地点，然后被光接收器接收并转换成电信号。
在实际应用中，光纤传输系统通常还包括光纤放大器、光纤复用器、光纤解复用器等辅助设备，以及光纤连接器、光纤延长器等光纤配件。
四、光纤传输的应用1. 通讯领域：光纤传输在通讯领域得到了广泛的应用，包括电话通讯、数据传输、因特网接入等。
光纤传输的高速、大带宽特性，使其成为现代通讯系统的重要组成部分。
2. 电视信号传输：光纤传输可以实现高清晰度、高质量的电视信号传输，能够满足用户对高品质影视娱乐的需求。
3. 医疗领域：在医疗影像诊断和手术中，常常需要传输大量的影像数据。
光纤传输的高速、大带宽、抗干扰能力强的特性，使其成为医疗领域的首选传输介质。
4. 工业自动化：自动化生产线通常需要大量的传感器和执行器进行数据传输和控制，光纤传输可以满足这些设备的高速、抗干扰的需求。
5. 军事领域：光纤传输在军事通讯、雷达系统、导航系统等领域得到了广泛的应用，其高速、高可靠性的特性可以满足军事通讯的各种需求。
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识
一、光纤通信原理
光纤通信的核心技术是光子学，它是利用光纤光缆中的光纤对光信号进行传播和传输。
光纤光缆是一种由多根光纤缆组成的电缆，用来传输可见光或近红外波长范围内的光信号。
它包含一根中心的内管，围绕着由若干根绝缘光缆组成的外面，以及外面包裹的电缆套管。
光纤具有比一般电线传输快和体积小的优势。
而且它可以传输的信息量比一般电线传输的信息量大得多，在数据传输，广播和电视节目传输，网络传输，数据中心和建筑物的内部数据传输，机场、地铁和高速列车的安全监控等场合有广泛的应用。
二、光纤通信基础知识
1、光纤的基本结构
光纤是由内管、纤芯、护套和外皮组成的。
内管是光纤的中心，由若干根细细的玻璃或塑胶的纤维组成，用来把发出的信号紧密包裹起来；纤芯则由抗光折射率差异的介质层组成，可以实现光子的数字信号传输；护套是中心纤芯的保护层，由特殊的材料构成，用以抗折和抗磨损；。
光器件基础知识
光器件基础知识目录一、光纤通信基础1、光纤通信的概念所谓光纤通信就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
一般由数据源、光发射端、光纤、光接收端组成。
2、光纤通信的优点1）通信容量大，比传统的电缆、微波等高出几千乃至几十万倍的通信容量。
2）传输距离远，光纤具有极低的衰耗系数，传输距离可达一千公里以上。
3）保密性能好，光信号不具备向外辐射的特点，不易被侦听。
4）适应能力强，具有不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀等优点。
5）体积小、重量轻。
原材料丰富、价格低廉。
二、光纤基础知识1、光纤的结构如上图所示，光纤呈圆柱形，主要由纤芯和包层和保护套三部分组成。
1、纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅，掺有极少量杂质，折射率较高，用来传送光。
2、包层：位于纤芯的周围，其成分也是含有极少量掺杂质的高纯度二氧化硅，折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。
3、涂覆层：光纤的最外层，由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成，强度大，能承受较大冲击，起到保护光纤的作用。
2、光纤的工作波长光纤的工作波长主要分为短波长光纤和长波长光纤。
1、短波长光纤短波长光纤的工作波长在800900范围内，具体工作在850波长，主要用于短距离、小容量的光纤通信系统中。
2、长波长光纤长波长光纤的工作波长在1100 -1800范围内，具体工作在1310和1550两个波长，主要用于长距离、大容量的光通信系统中。
3、光纤的分类3.1按照光纤的模式分类1、单模光纤单模光纤的纤芯很细（10左右），只能传一种模式的光，其模间色散很小，工作在1310和1550波长，适用于远程通讯。
2、多模光纤多模光纤的芯较粗（50或62.5），工作在850或1310波长，可传多种模式的光，其模间色散较大，适用于短距离通讯。
3.2按照光纤的材料分类1、玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；2、胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低；3、塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低。
光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍
光纤通信概述及光纤和光缆基础知识介绍一、光纤通信概述光纤通信是一种基于光纤传输信息的技术，它利用光的特性实现信号的传输和处理。
与传统的铜线和无线通信相比，光纤通信具有更高的带宽、更低的信号衰减和更远的传输距离等优点，因此成为国际上普遍采用的通信方式之一。
光纤通信系统通常由三部分组成：光源、传输介质和接收器。
其中，光源产生光信号，光纤负责传输；光接收器接收信号并将其转化为电信号。
光源可以是半导体激光器、发光二极管等，而光接收器则可以是光电二极管、光二极管等。
光纤通信系统具有以下优点：1.高速传输：光纤的传输速度很快，可达到每秒数十亿位的传输速率，远高于传统的铜线通信。
2.信号衰减小：由于光纤中传播的是光信号，而光信号的衰减比电信号小很多，因此在长距离传输时，光纤的信号衰减相对较小，传输质量更好。
3.安全可靠：由于光信号无法被窃听和干扰，因此光纤通信更安全可靠。
二、光纤和光缆基础知识介绍1. 光纤光纤是将光束导入硅基、石英等材料中传播的一种技术。
一般由芯、包层和包覆层组成。
芯是载流介质，包层是用来防止信号泄漏的介质，包覆层是用来保护光纤的外层。
光纤的类型主要有多模光纤和单模光纤两种。
多模光纤的芯的直径一般为50或62.5微米，单模光纤的芯的直径只有几个微米左右。
单模光纤的优点在于传输质量更好，由于芯的直径小，所以功率损失更少，传输距离也更远，但造价也较高。
2. 光缆光缆是用来保护和传输光纤的一种材料。
它主要由光纤、护套、铠装层和防水层等组成。
光缆的护套一般由PVC、LSZH和PE等材料构成，不同的护套材料具有不同的特性，一般用于不同的场合。
光缆比较脆弱，需要特别的保护，因此在光缆的外层一般要铺设防水层、铠装层等来进行保护。
其中的防水层主要作用是保护光缆不能被水泡，铠装层则是为了防止外力对光缆的影响。
三、总结光纤通信是一种现代化的通信技术，它具有高速传输、信号衰减小和安全可靠等优点。
光纤通信系统由光源、传输介质和接收器三部分组成。
光纤通信 重要知识点总结讲解学习
光纤通信重要知识点总结第一章1.任何通信系统追求的最终技术目标都是要可靠地实现最大可能的信息传输容量和传输距离。
通信系统的传输容量取决于对载波调制的频带宽度，载波频率越高，频带宽度越宽。
2.光纤：由绝缘的石英（SiO2）材料制成的，通过提高材料纯度和改进制造工艺，可以在宽波长范围内获得很小的损耗。
3.光纤通信系统的基本组成:以光纤为传输媒介、光波为载波的通信系统，主要由光发送机、光纤光缆、中继器和光接收机组成。
光纤通信系统既可传输数字信号也可传输模拟信号。
输入到光发射机的带有信息的电信号，通过调制转换为光信号。
光载波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号转换为电信号。
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。
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。
光纤的作用是为光信号的传送提供传送媒介，将光信号由一处送到另一处。
中继器分为电中继器和光中继器（光放大器）两种，其主要作用就是延长光信号的传输距离。
为提高传输质量，通常把模拟基带信号转换为频率调制、脉冲频率调制或脉冲宽度调制信号，最后把这种已调信号输入光发射机。
还可以采用频分复用技术，用来自不同信息源的视频模拟基带信号（或数字基带信号）分别调制指定的不同频率的射频电波，然后把多个这种带有信息的RF信号组合成多路宽带信号，最后输入光发射机，由光载波进行传输。
在这个过程中，受调制的RF电波称为副载波，这种采用频分复用的多路电视传输技术，称为副载波复用技术。
目前大都采用强度调制与直接检波方式。
又因为目前的光源器件与光接收器件的非线性比较严重，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。
数字光纤通信系统基本上由光发送机、光纤与光接收机组成。
发送端的电端机把信息进行模数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，则LD就会发出携带信息的光波，即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个“传号”光脉冲；当数字信号为“0”时，光源器件发送一个“空号”。
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。
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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 107m0 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 sin0 n2n1 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 Sheet1151900 0000 0000 00。