知识点光纤的机械特性课件
《光纤简介》PPT课件
一、光纤的分类 二、光纤的制造 三、光纤的传输特性 四、光纤器件 五、特种光纤
精选ppt
1
一 光纤的分类
光纤是由中心的纤芯和外围的包层组成的同轴圆柱形石英细丝。纤芯的折 射率比包层稍高,损耗比包层更低,光能量主要在纤芯传输。包层为光的 传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。
石英光纤
1
或
sin 0 = 1-
[n2/n1]2
光纤的数值孔径(NA):NA = n0sin0 =
n12 - n22
精选ppt
23
光纤的特征参数
1、光纤的数值孔径(NA)
NA = n0 sin 0 =
2、归一化频率
n12 - n22
相对折射率差: = n12- n22 2n12
= n1 2 ;
≈
n1- n2 n1
掺杂试剂
第二步:熔制芯层玻璃。
主体材料:液态SiCl4;掺杂试剂:GeCl4;载运气体:O2
SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑
GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑
SiO2 - GeO2沉积在内包层玻璃上,成为芯层玻璃。
精选ppt
19
(2) 预制棒拉制成丝
预制棒由送料机构送入 管状加热炉(石墨电阻炉)中, 当预制棒尖端热到一定温度时, 粘度变低,靠自身重量逐渐下 垂变细形成纤维。纤维经由纤 径测量仪监测并拉引到牵引辊 绕到卷筒上。送料机构的速度 必须与牵引辊收丝的速度相适 应。拉丝速度一般为30~100 米/秒。
L
3dB耦合器
4
M-Z 的传输特性:
T1-3 = cos2[/2] ,
T1-4 = sin2[/2] , = 2Lnf
光纤光缆基础知识PPT课件
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光缆型号的命名方法
• 执行标准:YD/T 908-2000 • 1、型号的组成:由型式和规格两部分组成。 • 2、型式由5个部分构成,各部分均用代号表示。其中结构特征指
缆芯结构和光缆派生结构特征。
1、分类 2、加强构件 3、结构特征 4、护套 5、外护层
一次被覆层作用: ①保护光纤的机械 强度;②隔绝能够 引起微变损耗的外 应力。
定义——传输光能的介质波导,由纤芯和包层组成。
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光纤的种类 单模光纤种类:
• 1、B1.1(G.652)非色散位移光纤,在1550nm窗口衰减小,但 色散较大,不利于高速系统的长距离传输;
度聚乙烯或阻燃料、防蚁层等外 护层,侧重于抗侧压和耐磨。
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护套
• 挤塑方式可分为:挤压式与挤管式
其区别为:
• 挤压式:出胶速度慢,偏芯调节困难,绝缘厚薄不易控制,挤出 的塑胶层结构紧密。
• 挤管式:塑料不是直接压在缆芯上,而是沿着管状尾径部分向前 移动,易调偏芯,减小内应力,降低护套的后收缩,先形成管状, 然后经拉伸再包覆在缆芯上。
光通信发展史
• 2000多年前 烽火台——灯光、旗语
• 1880年 光电话——无线光通信
• 1970年 光纤通信
1966年——高锟博士首次提出光纤通信的想法 1970年——贝尔研究所林严雄研究出在室温下可连续工作的半导
体激光器; 1970年——康宁公司首先开发出损耗为2.0dB/公里的光纤
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光缆型号的命名方法 • 8、外被层或外套
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代号 1 2 3 4 5
光纤的基本知识及应用PPT(最新版)
B、光纤检测:
光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量,减少故障 因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多,主要 分为人工简易测量和精密仪器测量。
a.人工简易测量:
这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分 辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可 见光,从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简 便,但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。
6.光纤的应用
人类社会现在已发展到了信息社会,声音、图 象和数据等信息的交流量非常大。以前的通讯手 段已经不能满足现在的要求,而光纤通讯以其信 息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段 距离长等优点得到广泛应用。其应用领域遍及通 讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算 机等行业,并正在向更广更深的层次发展。
FC
SC
SC-LC SC-SLCC LC
SC-SC
SC
SC
SC-ST
SC
ST
ST-ST
ST
ST
ST-LC
LC
ST
ST-SC
二、光缆的结构特点、种类 及型号的命名方法
一、光缆结构的特点
光缆的结构与电缆大致相同,但由于 光纤材料的性质和传光特性,所以其结构 与电缆又有不同之处。其特点如下:
膏时,防水效果较好,但连接时防水软膏 (2)它可以用一次涂覆光纤直接放置于骨架槽内,省去二次涂覆过程。
5/125μm,美国标准
的清除比较困难。采用防水带(粉)时, 31μm波长处的衰减值将增大。
活动连接是利用各种光纤连接器件(插头和插座),将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。 因此,在不久的将来实现全球无中继的光纤通信是完全可能的。
1.光纤理论与光纤结构
光纤基础知识PPT演示课件
62.5/50m
8~10m
1.0m
125m2m
2%
245m10m
15m
2m
•16
光纤:参数
光纤的光学及传输特性参数
• 模场直径 • 衰减系数 • 色散系数 • 截止波长 • 弯曲损耗 • 偏振模色散
•17
光纤:参数
光纤的光学及传输特性参数
模场直径:
高斯分布的单模光纤, 模场直径是光场幅度 分布1/e处各点所围成 圆的直径,也等于光 功率分布1/e2处各点 所围成圆的直径。
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
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
•3
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
折射率 1.0 1.0003 1.33 1.457 1.471 1.5~1.9 2.42
1
4
4
3
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
2
0 1200
1400 1500 1600 1700 1800 nm
-4
-8
波长(nm)
•22
光纤:参数
光纤的光学及传输特性参数
截止波长:
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,此时光纤 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,此时光纤为多模光纤。
如:Corning的Submarine Leaf光纤 Lucent的TrueWave XL光纤
光纤知识ppt课件
光纤种类及光纤跳线
3.光纤的种类: A.按光在光纤中的传输模式可分为:单模光纤和多模光纤。 所谓“模”就是指以一定的角度进入光纤的一束光线。多模光纤使用发光二极管( LED)作为发光设备,而单模光纤使用的则是激光二极管(LD)。 单模光纤芯径小(10m m左右),仅允许一个模式光源传输,色散小,传递数据的 质量更高,传输距离更长。工作在长波长(1310nm和1550nm),与光器件的耦合相对 困难。但其色度色散起主要作用,这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求, 即谱宽要窄,稳定性要好。单模光纤通常被用来连接办公楼之间或地理分散更广的网络 。 多模光纤芯径大(62.5m m或50m m),允许上百个模式光源传输,色散大,工作 在850nm或1310nm。与光器件的耦合相对容易。因为不同光线进入光纤的角度不同, 所以到达光纤末端的时间也不同。这就是我们通常所说的模色散。色散从一定程度上限 制了多模光纤所能实现的带宽和传输距离。 这就限制了传输数字信号的频率,而且随距 离的增加会更加严重。 例如:600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。正是 基于这种原因,多模光纤一般被用于同一办公楼或距离相对较近的区域内的网络连接。 而对于光端模块来讲,严格的说并没有单模、多模之分。所谓单模、多模模块,指 的是光端模块采用的光器件与何种光纤配合能获得最佳传输特性。单模收发器可以用于 多模光缆链路,但注意跳线要用多模的。 单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源,耦合部件尺寸与单模光纤配合 好。多模模块一般采用价格较低的LED作为光源,耦合部件尺寸与多模光纤配合好。
教学课件PPT光纤和光缆
图2-4 光在阶跃折射率光纤中的传播
05.11.2020
(教材1h 4页)
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2.1.2 光纤的分类
光纤通信
(1)多模光纤
当光纤的几何尺寸(主要是芯径d1)远大于光波波长时(约
1μm),光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模 式,这样的光纤称为多模光纤。如图2-5和图2-6所示。
(2)单模光纤
(4)G.655光纤 由于G.653光纤的色散零点在1 550nm附近,DWDM系统在零
色散波长处工作易引起四波混频效应。为了避免该效应,将色散零 点的位置从1 550nm附近移开一定波长数,使色散零点不在1 550nm附近的DWDM工作波长范围内。这种光纤就是非零色散位移 光纤(NDSF)。
05.11.2020
其中,n1为纤芯折射率,n2为包层折射率,a为芯半径,r为离 开纤芯中心的径向距离,Δ为相对折射率差,Δ=(n1 − n2 )/ n1 。
多模光纤的折射率分布,决定光纤带宽和连接损耗,单模光纤 的折射率分布,决定工作波长的选择。
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(教材1h 7页)
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2.1.2 光纤的分类
光纤通信
4.单模光纤的分类
(3)G.654光纤 G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是降低1
550nm的衰减,其零色散点仍然在1 310nm附近,因而1 550nm 窗口的色散较高。G.654光纤主要应用于海底光纤通信。
光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹分别 如图2-5和图2-6所示。
图2-4 光在阶跃折射率多模光纤中的传播
图2-4 光在渐变折射率多模光纤中的传播
05.11.2020
(教材1h 3页)
第五章光纤机械性能
第五章光纤机械性能1. 引言光纤作为一种重要的通信传输媒介,具有很高的传输速度和稳定性。
而光纤的机械性能则对其在实际应用中的性能和可靠性起到决定性的作用。
本章将重点讨论光纤的机械性能及其对光纤通信的影响。
2. 光纤的机械性能参数光纤的机械性能可以通过多种参数来进行描述和评估。
下面将介绍几个常见的机械性能参数。
2.1 引力强度光纤的引力强度是指光纤在受到外力作用时能抵抗的最大力量。
光纤在安装和维护过程中往往需要承受一定的外力,如拉力、挤压力等,因此引力强度对光纤的可靠性和寿命具有重要意义。
2.2 弯曲半径光纤的弯曲半径是指光纤能够弯曲的最小半径。
在实际应用中,光纤往往需要通过弯曲的管道、弯曲的角度等环境,因此弯曲半径对光纤的安装和布线有一定的要求。
2.3 拉伸强度光纤的拉伸强度是指光纤在拉伸状态下能够承受的最大拉力。
在实际应用中,光纤可能会受到外力的拉伸,如在架空光缆中受到的拉力,因此拉伸强度对光纤的可靠性和使用寿命有着重要的影响。
2.4 折射指数改变温度系数光纤的折射指数改变温度系数是指光纤折射指数随温度变化的比率。
由于光纤中的光信号传输是依赖于折射现象的,因此光纤的折射指数改变温度系数对光纤的传输性能有着重要影响。
3. 光纤机械性能测试方法为了评估光纤的机械性能,需要进行相应的测试。
下面将介绍几种常见的光纤机械性能测试方法。
3.1 拉力测试拉力测试是评估光纤引力强度和拉伸强度的常用方法之一。
通过施加一定的拉力来测试光纤的强度和可靠性,一般可以使用专业的拉力测试仪来进行测试。
3.2 弯曲测试弯曲测试是评估光纤弯曲半径的常用方法。
通过对光纤施加一定的弯曲力来测试其能够弯曲的最小半径,一般可以使用专业的弯曲测试仪来进行测试。
3.3 温度变化测试温度变化测试是评估光纤折射指数改变温度系数的方法之一。
通过改变温度,观察光纤折射指数的变化情况,可以评估其热稳定性和传输性能。
4. 光纤机械性能的影响因素光纤的机械性能受到多种因素的影响。
光纤概述课件 PPT
关于多模光纤, 由于其光纤的纤芯为50/62、5 μm, 远远大于光波的波长(约1 μm), 因而能够采纳几何光学 分析法; 而关于单模光纤, 其光纤纤芯小于10 μm, 与光 波的波长同一数量级,因而用几何光学分析法不合适, 应 采纳波动理论进行严格的求解。
2、3、1 反射和折射
入射 光线 n1
BSCiCl3l、、GSeiCO4l
4
2
O2
旋转 的硅管
喷灯 左右 移动
多余 气体排 出
图2、2 用MCVD法制造预制棒的工 艺
2、 拉丝工艺
预制棒拉制成光纤的示意图如图2、3所示, 当预制 棒由送料机构以一定的速度均匀地送往环状加热炉中 加热, 且预制棒尖端加热到一定的温度时, 棒体尖端的 粘度变低, 靠自身重量逐渐下垂变细而成纤维, 由牵引 棍绕到卷筒上。 光纤外径和圆的同心度由激光测径仪 和同心度测试仪监测, 其监测结果控制送棒机构和牵引 辊相互配合, 以保证光纤的同心度和外径的均匀性。 目前, 光纤的外径波动可控制在±0、5 μm以内, 拉丝速 度一般为600 m/min。
n 2
n1
n 2
(a)
(b)
(c)
图 2、5 (a) 阶跃分布; (b) 三角分布; (c) 高斯分布
依照光纤横截面上折射率分布的情况来分类, 光纤 可分为阶跃折射率型和渐变折射率型(也称为梯度折射 率型), 即阶跃光纤和渐变光纤。
阶跃光纤: 在纤芯中折射率的分布是均匀的, 常用 n1表示, 在纤芯和包层的界面上折射率发生突变。
2、2 光纤的折射率分布
光纤的光学特性决定于它的折射率分布, 因此光纤纤芯和包层折 射率在制造时期是沿径向加以控制的, 即用控制预制棒中掺杂剂的 种类和数量的方法来使之产生一定形状的折射率分布。 折射率分 布的形状有阶跃(突变)、 高斯、 三角或更复杂的形式
光纤课件ppt
目 录
• 光纤基础知识 • 光纤通信系统 • 光纤网络 • 光纤传感技术 • 光纤在医疗领域的应用 • 未来展望
01
光纤基础知识
光的本质与传播
01
02
03
光的波动性
光在传播过程中表现出波 动性质,如干涉、衍射等 。
光的粒子性
光同时具有粒子性质,光 子是光的能量单位,具有 动量和能量。
光的传播速度
低损耗
光纤传输损耗较低,可实现长 距离传输。
带宽大
光纤传输带宽较大,可同时传 输多种信号。
抗干扰能力强
光纤传输不受电磁干扰影响, 具有较高的保密性和稳定性。
温度稳定性好
光纤材料具有较好的温度稳定 性,可在不同环境下稳定传输
。
02
光纤通信系统
光源与光调制
光源
激光器(LD)和发光二极管( LED)是光纤通信中常用的光源 。它们能够产生单色光,具有较 高的频率和较窄的光谱线宽。
光调制
光调制是将信息转换为光信号的 过程。常见的光调制方式包括开 关键控(OOK)、脉冲位置调制 (PPM)和相位调制(PSK)等 。
光纤的连接与耦合
光纤连接器
光纤连接器是用来连接两根光纤的器 件,常见的光纤连接器有SC、FC、 LC和ST等类型。
光纤耦合器
光纤耦合器是将多根光纤连接在一起 ,实现光信号的分路、合路和传输的 器件。常见的光纤耦合器有1x2、1x4 、1x8等类型。
新工艺
随着纳米技术的发展,光纤制造中的 纳米光刻、化学气相沉积等新工艺逐 渐应用于光纤预制棒的生产,这些新 工艺能够提高光纤的制造精度和降低 生产成本。
光纤通信技术的发展趋势
01
超高速率
随着数据传输需求的增长,光纤通信系统的传输速率不断提高,未来的
知识点光缆性能课件.
•
①光纤不断裂;
12.4.3 环境特性
• 光缆的环境特性是指在高、低温条件下对光缆的影响。
序 号 1 项目 方法 试验条件 指标要求
温度 GB8405. 试样应为一个制造长度的成品光缆,应在 温度附加损 循环 2 人工气候室内进行高、低温循环测试损耗 耗应≤光缆某 温度特性(温度范围由光缆适用温度范围 一级温度范 定);由正常温度~低(或高)~高(或低) 围的附加损 三个阶段应恒温一般时间,试验不少于两 耗规定值 个循环 渗水 GB8405. 在温度为15~25°C,气压为86Kpa正常 4 大气条件下进行;采用T型或L型水套, 水面高度为1m(水中加莹光染料水); 光缆试样为1m,试验24小时 滴油 参照IEC 光缆试样31cm,悬吊于烘箱内,温度升 标准 到60°C并恒温24小时 应无水渗出
第12章 光缆及线路设备
教学情境内容和要求
光缆及线路设备
认识光缆
参观光缆线路
熟练掌握光缆结 构并辨认纤序
第12章 光缆及线路设备
了解光缆线路 设备的应用
12.4 光缆性能
光纤的特性有哪些?
光缆需要考察哪些方面?
12.4.1 传输特性
• 光缆的传输特性主要体现在做为光信号传输载体的光纤特性上。
损耗
2
3
应无油滴出
损耗种类
色散
产生原因
色散
结构色散
吸收损耗:由 SiO2材料引起的固有吸收和由杂质引起的吸收产生 模式色散 材料色散 (波导色散 光纤 的。 ) 固有损耗 外部损耗 应用损耗 光纤、光缆制造工艺导致微弯辐射损耗。 单模 不存在 主要影响
散射损耗:主要由材料微观密度不均匀引起的瑞利散射和由光纤 多模 主要影响 主要影响 可以忽略 结构缺陷(如气泡)引起的散射产生。
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第一教学情境内容和要求
光纤通信系统认识
掌握光的反 射、折射 和全反射
了解SDH、 WDM传输 设备
认识光学
认识光纤
认知光纤通 信系统
认知光纤设备
掌握光纤的结 构、型号、 特性和标准 第一章 光通信基础
掌握光纤通信系 统组成,理解 SDH原理及保护 第二章 光纤通信系统
1.4光纤的基本特性
1.4.1 光纤的几何特性 1.4.2 光纤的损耗特性 1.4.3 光纤的色散特性 1.4.4 光纤的机械特性 1.4.5 光纤的温度特性
ห้องสมุดไป่ตู้
1.4.4 光纤的机械特性
• 光纤的抗张强度 • 光纤裂断性能 • 光纤的寿命
•存在气泡、杂质和表 •光纤寿命指的是断裂 •一 般 要 求 : 标 称 抗 面有一定损伤的光纤, 寿命。 张强度为≥432g。 受到一定张力,在薄 弱点就会因超过容许 •光纤的使用寿命,受 使用环境(如湿度、潮 应力断裂 。 气以及静态、动态疲劳) •施工过程中应注意以 等的影响。 下几点:注意张力限 •光纤寿命设计 20 年的, 制,接续时应注意余 一般可以使用到30~40 长处理和光缆的弯曲 半径,减少残余应力, 年。 注意安装环境,减免 高、低温影响和水、 潮气的侵入。