光纤通信基本知识

光纤通信基本知识

光纤通信发展简史

光是电磁波

载波频率=〉带宽=〉传输信息

1960年新光源-激光器——〉光通信开端

70年贝尔lab-连续震荡半导体激光器——〉发展

美国康宁-20dB/km衰减-光纤——〉突破

79年-衰耗〈0.5dB/km

89年-今-掺铒光纤放大器（EDFA）

镓铝砷，铟镓砷磷半导体激光器——〉主流

展望-全光时代-光放大，光集成，光分插复用，光交叉连接和光交换。

光纤通信特点

1．巨大的传输容量

1014~1015Hz数量级〉微波104~105倍

梯度多模----------数吉Hz/公里

单模----------数百太Hz/公里

2．极底的传输衰耗

传输中继距离长得多

单模----1310µm-------0.35dB/km

1550µm-------0.2dB/km

回轴电缆----60MHz ------19 dB/km

市话-----4MHz ------20 dB/km

3．抗电磁干扰

介电材料=〉电力输配，电气化铁路，雷击多发区，核试验等特殊环境。

4．信道串扰小，保密性好

少汇漏-〉无串扰-〉保密性高

5．光缆尺寸小，重量轻，可挠性好

外径-125µm

套塑〈1mm

24芯≈（18mm）

质量=1/3~1/10电缆

弯曲直径数毫米

=〉易敷设

=〉公用，军用-导弹，舰船，飞机，潜艇通信控制系统…

资源丰富，成本低廉

不锈蚀，耐高温，光纤接头不会产生电火花放电

=〉适用于易燃易爆，有锈蚀环境。适宜化工厂，矿井及水下通信控制系统。

光器件寿命-百万小时

光纤通信应用类型

通信系统的基本组成

信源-〉发送机-〉传输通道-〉接收机-〉信宿

光纤传输方式图

光纤传输方式

1．传输信号类型

光线模拟通信系统

=〉广播，TV(color)，工业监视，交通监控

光纤数字通信系统

PCM数字信号

=〉广泛

2．光调制的方式

强度调制直接检测系统

用电信号强度调制光源，接收端用光检器直接检测—IM-DD系统

光纤模拟/数字通信系统均为此类型

通信容量受限

外差光纤通信系统=无线通信的外差接受技术

在发送端用电信号调制广源发出的单频光载波

单模光纤传输

在接收端与接收机内部产生的本振光源混频

光检测器检出光载波和本振光之差频的中频电信号

解调出信号

3．光纤的传输特性

多模光纤通信系统

传输媒质-石英多模梯度光纤

带宽受限〈140Mbit/s

=〉数据网络，专用网络

单模光纤通信系统

传输媒质-石英单模光纤

传输容量大，无中继传输距离长

=〉长途干线网及本地网光纤通信系统

4．光波长

短波长光纤通信系统

800~900nm

中继距离短

=〉计算机局域网，用户接入网

长波长光纤通信系统

1000~1600nm

1310nm------石英多模/单模光纤

1550nm------石英单模光纤----中继距离较长（衰耗最低）超长波长光纤通信系统

非石英系光纤，卤化物

〉2000nm------衰耗10-2~10-5dB/km

光传输线路指标

1．光缆（光纤）的衰减系数（dB/km）

系数要求：

单模光纤--1310µm-------0.3~0.45dB/km

1550µm-------0.2~0.28dB/km

多模光纤—A1.a--1310(850)mm----0.8~1.5dB/km

A1.b--1310(850)mm----0.8~2.0dB/km

2．光缆（光纤）的色散系统

=〉线路设计（10Gbit/s以上高速率系统需检测）

多模光纤无色散指标要求=带宽×传输距离（MHz∙km）

单模光线色散系数指标：

1285~1330nm----≤3.5ps/nm∙km

1270~1340nm----≤ 6ps/nm∙km

1530~1565nm----≤20ps/nm∙km

非零色散单模光纤（G.655）：

G.655A: 0.1~6ps/nm∙km

G.655B: 1~10ps/nm∙km

色散系数-〉传输的光脉冲的展宽和畸变-〉系统的误码率

=〉误码率-〉色散特性

3．再生段的线路总衰减=再生段内全程光衰减+全部光缆固定连接损耗+活接头的插入

损耗

工程考核线路质量的最重要指标

线路的总衰减规定按再生段全程监测和评价。

光纤活动连接器

1．活动连接器的基本结构与类型

光纤连接对中方式：套筒式，圆锥式，V型槽式。

类型：FC型—金属螺纹丝扣锁紧型

插针与套筒材料：氧化锆陶瓷

插拔次数〉1000，无磨损，不变形，精确对准。

结构：插头—转接器—插头

FC/PC连接器插针端面为球面，降低了对灰尘，污染物的敏感性

特点：外径2.5mm的圆柱型对中套管，M8螺纹式锁紧机构

FC/UPC,FC/APC连接特点：非常低的反射。（多模光纤也可以制成）

标准：IEC（国际电工委员会）

SC型—塑料矩形插拔型

材料：高强度工程塑料压制

特点：工艺简单，生产成本低，插拔操作简便，占用空间位置小。

缺点：易变形，连接可靠性较差

=〉非重要光线路连接或，光路测量连接

结构：插头—转接器—插头

设计特点：PBT材料塑压成型，氧化锆陶瓷作插针体