光纤通信原理及基础知识PPT课件

红外线
紫外线
X射线
1.6m 1.5m 1.4m 1.3m 1.2m 1.1m 1m
900nm
800nm
伽玛射线 700nm 600nm
500nm
400nm
光纤应用范围
可见光
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光纤通信的基本原理
光的反射和折射定律
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：
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光纤通信的基本原理
频谱分配
电磁波谱
低频
高频
微波
LW MW KW UKW dm cm
交流电

107 m
105m 100km 10km 1km 100m 10m
1m
1dm 1cm
f 0 10Hz 100Hz 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G 10G 无线电
电视
微波
卫星
1cm 1mm 100m 10m 1m 100nm 10nm 1nm 100pm 10pm 1pm 10G 100G 1T 10T 100T 1015T 1016T 1017T 1018T 1019T 1020T
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光纤的基本结构和分类
光纤的分类
按材料分类：
• 二氧化硅系光纤 • 多组份光纤 • 塑料光纤
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光纤的基本结构和分类
光纤的分类
按用途分类：
• 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
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光纤的基本结构和分类
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
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
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塑料光纤
涂层 1000 µm
条件:
> 0
n1>n2>n0
n0: 空气中的折射率
0: 入射角, 和 sin0=n2/n1
n1: 纤芯的折射率
n2: 包202层0/3的/2 折射率
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光纤的基本结构和分类 光纤的结构
涂 包 纤芯 层 层
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光通信基本原理
光纤通信的优点
•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
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
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1 2
媒质1 折射率n1
媒质2 折射率n2
1=2
媒质1
1
折射率n1
2
媒质2
折射率n2
n1·Sin1=n2·Sin2
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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 真空 空气 水 多模光纤 单模光纤 玻璃 钻石
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。
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光纤的基本结构和分类
G652光纤的分类、特点与应用
应用 1.G.652A：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 2.G.652B：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 G.959.1中对于STM-256的某些应用 3.G.652C（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 4.G.652D：与G.652B光纤属性类似，允许使用在 1360~1530nm扩展波长范围
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光纤的基本结构和分类
单模光纤的特性
单模光纤特性
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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，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。
媒质2
n1·Sin0=n2·Sin9 0o
所以 Sin0=n2/n1
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光纤通信的基本原理
光纤的导光原理
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。
90- 0
空气 n0
0
1
包层 n2 纤芯 n1
包层 n2
光纤中 心轴线
光纤的通信原理及基础知识
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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
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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
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光纤的分类
按传输模式分类：
多模光纤
单模光纤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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光纤的基本结构和分类
光纤的分类
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1.55m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(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)
折射率 1.0 1.0003 1.33 1.457 1.471 1.5~1.9 2.42
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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
根据折射定律，我 们可以求出临界角， 此时2＝90o。即
•选材丰富，价格低Raw material abundance, low price
•保密性强
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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
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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