光纤通信基本知识课件
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光纤通信基础知识
光纤通信的优点
• 通信容量大 • 中继距离长 • 不受电磁干扰 • 资源丰富 • 光纤重量轻、体积小
光的基本知识
• 光是一种电磁波 • 可见光350nm—750nm • 光纤通信所用的波长
800——1600nm(800-900、1260-1360、 1500-1600) • 光的反射、折射、干涉、衍射 • 全反射
• “/”前面部分表示尾纤的连接器型号； • “/”后面表明光纤接头截面工艺，即研磨方式 注：实验室常用FC、SC；PC、APC。三相
模块是APC(绿色)的，使用时注意不要直接 与PC端面（蓝色）的光纤连接。
无源器件
• 耦合器（coupler） 基本结构 耦合器是双向无源器件 基本形式有树型、星型
• 按结构的不同可分为FC（Ferrule Connector）、 SC、ST、 LC、 D4、DIN、Biconic、MU、MT 等各种型式；
• 按连接器的插针端面可分为FC、PC（UPC）和 APC；
• 按光纤芯数分还有单芯、多芯之分。
常用连接器类型
SC
LC
MT-RJ
DSC
VF-45
Opti-Jack
时间。 6.消光比：1信号光功率于0信号光功率的比值。
EPON与GPON编码方式
• EPON采用8B/10B编码，每8bit插入2bit， 使连‘0’或连‘1’不超过5个，将8位数据字 节编为10位传输字符，这部分引入的开销 为20％；带宽从1000Mb变成1250Mb，带 宽利用率下降。
• GPON在物理层编码采用不归零（NRZ） 扰码为线路码，这部分没有引入开销。
– 模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿 着不同的路径传输。
– 材料色散：不同波长的光行进速度源自文库同。 – 波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时
，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改 变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。
光纤系统基础知识
一、基本光纤系统的构架及其功能介绍： 1.发送单元：把电信号转换成光信号； 2.传输单元：载送光信号的介质； 3.接收单元：接收光信号并转换成电信
• 按照光纤的模式分类
– 单模（Single-Mode） – 多模（Multi-Mode）
光纤的损耗
➢1310 nm : 0.35 ~ 0.5 dB/Km ➢1550 nm : 0.2 ~ 0.3dB/Km ➢850 nm : 2.3 ~ 3.4 dB/Km ➢光纤熔接点损耗：0.2dB/点 ➢光纤熔接点 1点/2km
125 9
125 50
12 62.5 5
光纤的分类
• 按材料分类：
– 玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离 长，成本高；
– 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；
– 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。多用于家电、音响，以及短距的图 像传输。
号； 4.连接器件：连接光纤到光源、光检测
以及其它光纤。
光纤系统基础知识
• 二、基本光纤系统方框图：
发送单元
传输单元
接收单元
信号
电E/光O转换
光发 射机
光源
光纤
中继器
光O/电E转换
光接 检测器 收机
信号
连接器件
常用连接器类型
• 按照不同的分类方法，光纤连接器可以分为不同 的种类，按传输媒介的不同可分为单模光纤连接 器和多模光纤连接器；
• 与耦合器对应的有分路器（splitter） 1：n分路器衰减值：10lg（n/1） 如1：4衰减6dB，1：8衰减9dB
无源器件
• 波分复用器 WDM—Wavelength Division Multiplexer 在一条光纤中传输多个光信号，这些光信 号频率不同，颜色不同。波分复用器就是 要把多个光信号耦合进同一根光纤中；解 波分复用器就是从一根光纤中把多个光信 号区分出来。
常见光纤名词
• 衰减：光在光纤中传输时的能量损耗 单模光纤 1310nm 0.4~0.6dB/km 1550nm 0.2~0.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km
常见光纤名词
• 数值孔径（Numeric Aperture）
NA=SIN θ
θ
接收锥
常见光纤名词
• 色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一 段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输 速率的主要因素。
无源器件
• 波分复用器（图例）
λ1传送器 λ2传送器
λ1+ λ2
λ1+ λ2
λ1接收 器
λ2接收 器
光纤数字通信
• 光纤通信中常用单位的定义： 1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :输出功率 ; Pin :输入功率 2. dBm = 10 log10 ( P / 1mw) 是通信工程中广泛使用的单位； 通常表示以1毫瓦为参考的光功率； example: –10dBm表示光功率等于100uw。 3. dBu = 10 log10 ( P / 1uw)
常用连接器类型
FC Type SC2 Type
SC Type
连接头端面类型
Insertion Loss(插入损耗) <0.3dB Return Loss(回波损耗)
PC（微球面研磨抛光）>40dB
UPC>50dB APC>60dB
SPC>45dB
连接头端面类型
• 在表示尾纤接头的标注中，我们常能见到 “FC/PC”，“SC/PC”等，其含义如下：
光纤的结构
纤芯
包层
保护套
光纤的结构
• 纤芯 core：折射率较高，用来传送光； • 包层 coating：折射率较低，与纤芯一起形
成全反射条件；
• 保护套 jacket：强度大，能承受较大冲击 ，保护光纤。
光纤的尺寸
• 外径一般为125um(一根头发平均100um)
• 内径：单模9um 多模50/62.5um
光纤数字通信
• 数字系统中脉冲的定义：
脉冲宽度
90% 50% 10%
上升时间
振幅 下降时间
周期
光纤数字通信
1.振幅：脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量。 2.上升时间：脉冲从最大振幅的10%上升到90%所需要的时
间。
3.下降时间：脉冲从振幅的90%下降到10%所需要的时间。 4.脉冲宽度：脉冲在50%振幅位置的宽度，用时间表示。 5.周期：脉冲特定的时间，就是完成一个循环所需要的工作
光纤通信的优点
• 通信容量大 • 中继距离长 • 不受电磁干扰 • 资源丰富 • 光纤重量轻、体积小
光的基本知识
• 光是一种电磁波 • 可见光350nm—750nm • 光纤通信所用的波长
800——1600nm(800-900、1260-1360、 1500-1600) • 光的反射、折射、干涉、衍射 • 全反射
• “/”前面部分表示尾纤的连接器型号； • “/”后面表明光纤接头截面工艺，即研磨方式 注：实验室常用FC、SC；PC、APC。三相
模块是APC(绿色)的，使用时注意不要直接 与PC端面（蓝色）的光纤连接。
无源器件
• 耦合器（coupler） 基本结构 耦合器是双向无源器件 基本形式有树型、星型
• 按结构的不同可分为FC（Ferrule Connector）、 SC、ST、 LC、 D4、DIN、Biconic、MU、MT 等各种型式；
• 按连接器的插针端面可分为FC、PC（UPC）和 APC；
• 按光纤芯数分还有单芯、多芯之分。
常用连接器类型
SC
LC
MT-RJ
DSC
VF-45
Opti-Jack
时间。 6.消光比：1信号光功率于0信号光功率的比值。
EPON与GPON编码方式
• EPON采用8B/10B编码，每8bit插入2bit， 使连‘0’或连‘1’不超过5个，将8位数据字 节编为10位传输字符，这部分引入的开销 为20％；带宽从1000Mb变成1250Mb，带 宽利用率下降。
• GPON在物理层编码采用不归零（NRZ） 扰码为线路码，这部分没有引入开销。
– 模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿 着不同的路径传输。
– 材料色散：不同波长的光行进速度源自文库同。 – 波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时
，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改 变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。
光纤系统基础知识
一、基本光纤系统的构架及其功能介绍： 1.发送单元：把电信号转换成光信号； 2.传输单元：载送光信号的介质； 3.接收单元：接收光信号并转换成电信
• 按照光纤的模式分类
– 单模（Single-Mode） – 多模（Multi-Mode）
光纤的损耗
➢1310 nm : 0.35 ~ 0.5 dB/Km ➢1550 nm : 0.2 ~ 0.3dB/Km ➢850 nm : 2.3 ~ 3.4 dB/Km ➢光纤熔接点损耗：0.2dB/点 ➢光纤熔接点 1点/2km
125 9
125 50
12 62.5 5
光纤的分类
• 按材料分类：
– 玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离 长，成本高；
– 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；
– 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。多用于家电、音响，以及短距的图 像传输。
号； 4.连接器件：连接光纤到光源、光检测
以及其它光纤。
光纤系统基础知识
• 二、基本光纤系统方框图：
发送单元
传输单元
接收单元
信号
电E/光O转换
光发 射机
光源
光纤
中继器
光O/电E转换
光接 检测器 收机
信号
连接器件
常用连接器类型
• 按照不同的分类方法，光纤连接器可以分为不同 的种类，按传输媒介的不同可分为单模光纤连接 器和多模光纤连接器；
• 与耦合器对应的有分路器（splitter） 1：n分路器衰减值：10lg（n/1） 如1：4衰减6dB，1：8衰减9dB
无源器件
• 波分复用器 WDM—Wavelength Division Multiplexer 在一条光纤中传输多个光信号，这些光信 号频率不同，颜色不同。波分复用器就是 要把多个光信号耦合进同一根光纤中；解 波分复用器就是从一根光纤中把多个光信 号区分出来。
常见光纤名词
• 衰减：光在光纤中传输时的能量损耗 单模光纤 1310nm 0.4~0.6dB/km 1550nm 0.2~0.3dB/km 塑料多模光纤 300dB/km
常见光纤名词
• 数值孔径（Numeric Aperture）
NA=SIN θ
θ
接收锥
常见光纤名词
• 色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一 段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输 速率的主要因素。
无源器件
• 波分复用器（图例）
λ1传送器 λ2传送器
λ1+ λ2
λ1+ λ2
λ1接收 器
λ2接收 器
光纤数字通信
• 光纤通信中常用单位的定义： 1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :输出功率 ; Pin :输入功率 2. dBm = 10 log10 ( P / 1mw) 是通信工程中广泛使用的单位； 通常表示以1毫瓦为参考的光功率； example: –10dBm表示光功率等于100uw。 3. dBu = 10 log10 ( P / 1uw)
常用连接器类型
FC Type SC2 Type
SC Type
连接头端面类型
Insertion Loss(插入损耗) <0.3dB Return Loss(回波损耗)
PC（微球面研磨抛光）>40dB
UPC>50dB APC>60dB
SPC>45dB
连接头端面类型
• 在表示尾纤接头的标注中，我们常能见到 “FC/PC”，“SC/PC”等，其含义如下：
光纤的结构
纤芯
包层
保护套
光纤的结构
• 纤芯 core：折射率较高，用来传送光； • 包层 coating：折射率较低，与纤芯一起形
成全反射条件；
• 保护套 jacket：强度大，能承受较大冲击 ，保护光纤。
光纤的尺寸
• 外径一般为125um(一根头发平均100um)
• 内径：单模9um 多模50/62.5um
光纤数字通信
• 数字系统中脉冲的定义：
脉冲宽度
90% 50% 10%
上升时间
振幅 下降时间
周期
光纤数字通信
1.振幅：脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量。 2.上升时间：脉冲从最大振幅的10%上升到90%所需要的时
间。
3.下降时间：脉冲从振幅的90%下降到10%所需要的时间。 4.脉冲宽度：脉冲在50%振幅位置的宽度，用时间表示。 5.周期：脉冲特定的时间，就是完成一个循环所需要的工作