光纤传输培训讲座
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《光纤传输技术》课程教案
《光纤传输技术》课程教案一、课程简介1.1 课程背景随着现代通信技术的快速发展，光纤传输技术已经成为通信领域的重要组成部分。
光纤传输技术具有传输容量大、传输距离远、抗电磁干扰能力强、传输质量高等优点，广泛应用于电信、有线电视、数据通信等领域。
1.2 课程目标通过本门课程的学习，使学生了解光纤传输技术的基本原理、设备组成、系统架构以及应用场景，掌握光纤通信的关键技术，提高学生在通信领域的专业素养。
1.3 教学方法本课程采用理论教学与实践操作相结合的教学方法，通过讲解、演示、实验等方式，使学生深入了解光纤传输技术的各个方面。
二、教学内容2.1 光纤的基本概念介绍光纤的定义、分类、光纤的传输原理（全反射原理），以及光纤的优缺点。
2.2 光纤通信系统的基本组成介绍光纤通信系统的组成部分，包括光发送器、光纤、光接收器等，并分析各部分的作用。
2.3 光纤的传输特性讲解光纤的传输特性，包括损耗、色散、非线性效应等，并分析其对系统性能的影响。
2.4 光纤通信的关键技术介绍光纤通信的关键技术，包括光信号的产生、调制、解调、放大等，并分析各技术的作用和优缺点。
2.5 光纤通信系统的应用介绍光纤通信系统的应用领域，如电信、有线电视、数据中心等，并分析光纤通信在这些领域的优势。
三、教学安排3.1 课时安排本课程共计32课时，其中理论教学24课时，实验操作8课时。
3.2 教学进度安排第1-4周：学习光纤的基本概念、光纤通信系统的基本组成、光纤的传输特性；第5-8周：学习光纤通信的关键技术；第9-12周：学习光纤通信系统的应用，并进行实验操作。
四、教学评价4.1 考核方式课程考核分为期末考试（50%）、课堂表现（30%）和实验报告（20%）。
4.2 期末考试期末考试为闭卷考试，考试内容包括课程基本概念、基本原理、关键技术等。
4.3 课堂表现评价学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况。
4.4 实验报告五、教学资源5.1 教材《光纤传输技术》5.2 实验设备光纤通信实验装置、光发送器、光接收器、光纤等。
光纤传输技术课件
02
研发具有更低损耗、更高非线性容忍度的新型光纤材料，以适
应未来高速大容量传输需求。
光纤器件集成化
03
将光纤与光电子器件进行集成，实现高速光信号处理与传输的
一体化。
高速大容量光纤通信系统展望
超高速光传输技术
利用高级调制格式、多载波聚合等技术，实现Tbps级别的超高速 光传输。
灵活光网络技术
构建灵活可重构的光网络架构，以适应动态变化的业务需求。
02
光纤由纤芯、包层和涂覆层构成 ，具有传输频带宽、通信容量大 、传输损耗低、不受电磁干扰等 优点。
光纤传输技术发展历程
初始阶段
1960年代，光纤传输技术开始起步，主要用于短距离、低 速率通信。
发展阶段
1970-1980年代，随着光纤制造技术的进步和光通信器件 的发展，光纤传输技术逐渐成熟，开始应用于长距离、高 速率通信。
光纤传输技术课 件
汇报人：XX
contents
目录
• 光纤传输技术概述 • 光纤传输原理 • 光纤传输系统组成 • 光纤传输技术应用领域 • 光纤传输技术性能指标及测试方法 • 未来发展趋势与挑战
01
CATALOGUE
光纤传输技术概述
光纤传输技术定义
01
光纤传输技术是一种利用光导纤 维作为传输媒介，以光波作为信 息载体，实现信息传输的通信技 术。
交通领域
光纤也应用于智能交通系统中，如 高速公路监控系统、铁路信号传输 等，提供高速、可靠的数据传输通 道。
05
CATALOGUE
光纤传输技术性能指标及测试方法
光纤传输技术性能指标
衰减
光信号在光纤中传输时的能量损失，通常以分贝（dB）为单位表示。 衰减越小，传输距离越长。
光纤通信讲座(1)：-光传送网(OTN)— GCQ
OTN 特点
光传送网（OTN）特点：
OTN 按信号波长进行信号处理：
对所传送数字信号的传输速率、数据格式及调制方式完全透明：可透明传送今 天已广泛使用的SDH、IP、Ethernet、FR和ATM 信号等，且可透明传送今后使 用的新数字业务信号。
OTN采用DWDM传输技术：
超大容量传输，极强的可扩充性，可不断地根据业务发展情况进行网络扩容。
OTN采用光交叉技术：
极强的重新配置及保护、恢复特性；可进行波长级、波长组级和光纤级灵活重 组；在波长级上可提供端到端波长业务；网络恢复时间可降低到100 ms量级。
OTN简化了网络层次和结构：
大量使用光无源器件，简化了网络管理和规划难度，提高了网络可靠性，大幅 度降低了网络建设和运营维护成本。
市场需求的发展凸显了各项技术的优势，同时也发现了各项技术的瓶颈。
SDH（同步数字传输系统）
1 270 RSOH AU pointer P O H
解决的问题
A. 统一标准和帧结构 B. 同步复用和兼容PDH C. 强大保护机制 D. 开销和强大的管理能力
A1 A2 A3 B1
C4
MSOH 2430 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3
MSTP/ASON
1976 1966
高锟提出 光传输理论
90年代初 80年代
PDH产品开始 规模使用
98年
02年 99年
DWDM规模建 设，全光网试验
容量增加/业务多样化
94年
SDH逐步成为 传输主力设备
PDH：准同步数字传输系统； SDH：同步数字传输系统； MSTP：多业务传送平台 DWDM：密集波分复用系统； ASON：自动交换光网络（智能光网络）
光纤通信讲座(1)：光纤通信基础
GY——通信用室（野）外光缆； GR——通信用软光缆； GJ——通信用室（局）内光缆； GS——通信用设备内光缆；
GH——通信用海底光缆；
Ⅱ：加强构件代号及其意义为：
GT——通信用特殊光缆。
无符号——金属加强构件；
G——金属重型加强构件；
F——非金属加强构件；
H——非金属重型加强构件。
Ⅲ：派生特征代号及其意义为： D——光纤带状结构； B——扁平式结构； T——填充式结构。 Ⅳ： 护层代号及其意义为；（护层使用材料） Y——聚乙烯护层； U——聚氨酯护层； L——铝护套； Q——铅护套； V——聚氯乙烯护层； A——铝-聚乙烯粘结护层； G——钢护套； S——钢-铝-聚乙烯综合护套。 G——骨架槽结构； Z——自承式结构。
骨架式自承式架空光缆
3、中心束管式结构光缆
把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯
配置在套管周围而构成。
12 芯 束 管 式 光 缆
4、带状结构光缆
把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结
构；也可把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成 骨架式或层绞式结构。
中心束管式带状光缆
层绞式带状光缆
骨架式结构
束管式结构
带状式结构
特殊结构光缆
水底(海底)光缆 阻燃光缆 非金属光缆 全介质自承式光缆 ADSS
架空地线复合光缆 OPGW
水底光缆
外护层 装钢丝 HDPE内护层
加强钢
油膏 光纤
轧纹钢带
阻水带 芯管
阻燃光缆 阻燃层加在光缆的外护层 阻燃材料 有卤阻燃--聚氯乙烯 PVC 无卤阻燃--阻燃聚烯烃
光缆的主要性能参数
机械性能（包含抗张力和抗侧压力） 弯曲性能 温度特性 介电强度 渗水性能
GH——通信用海底光缆；
Ⅱ：加强构件代号及其意义为：
GT——通信用特殊光缆。
无符号——金属加强构件；
G——金属重型加强构件；
F——非金属加强构件；
H——非金属重型加强构件。
Ⅲ：派生特征代号及其意义为： D——光纤带状结构； B——扁平式结构； T——填充式结构。 Ⅳ： 护层代号及其意义为；（护层使用材料） Y——聚乙烯护层； U——聚氨酯护层； L——铝护套； Q——铅护套； V——聚氯乙烯护层； A——铝-聚乙烯粘结护层； G——钢护套； S——钢-铝-聚乙烯综合护套。 G——骨架槽结构； Z——自承式结构。
骨架式自承式架空光缆
3、中心束管式结构光缆
把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯
配置在套管周围而构成。
12 芯 束 管 式 光 缆
4、带状结构光缆
把带状光纤单元放入大套管中，形成中心束管式结
构；也可把带状光纤单元放入凹槽内或松套管内，形成 骨架式或层绞式结构。
中心束管式带状光缆
层绞式带状光缆
骨架式结构
束管式结构
带状式结构
特殊结构光缆
水底(海底)光缆 阻燃光缆 非金属光缆 全介质自承式光缆 ADSS
架空地线复合光缆 OPGW
水底光缆
外护层 装钢丝 HDPE内护层
加强钢
油膏 光纤
轧纹钢带
阻水带 芯管
阻燃光缆 阻燃层加在光缆的外护层 阻燃材料 有卤阻燃--聚氯乙烯 PVC 无卤阻燃--阻燃聚烯烃
光缆的主要性能参数
机械性能（包含抗张力和抗侧压力） 弯曲性能 温度特性 介电强度 渗水性能
光纤通信专题知识讲座
光旳折射定律 (Snell定律 )
折射光线位于入射光线和法线所决定旳平面内，折射光线和 入射光线位于法线旳两侧，且满足：n1 sin 1 = n2 sin 2
空气 玻璃
光从光密媒质折射到光疏媒质 折射角不小于入射角
光旳全反射
光疏媒质 光密媒质
fc
玻璃旳折射率为1.50，空气旳 折射率为1.00，假如一束光从 玻璃入射到玻璃 - 空气界面， 那么，当入射角不小于42度时 ，入射光将发生全反射。
一
dT L L n1 1
c 2B
BL c
系统速率受模式色散影响：比特距离积为：
2n1
抽样定理决定
单模光纤
只能传播一种模式 满足截止条件：
V 2p a
n12
n22
2p
an1
2 2.405
波长旳最小值为单模光纤旳截止波长λ。
V随a和 旳增大而增大，故其纤芯较细、 较小。
较小，造成光能量不能全部被限制在纤芯中，有很大 部分在包层中，也称弱导光纤。
对渐变光纤：ｇ＝2，模式数目为： M V 2 4
对三角分布：g＝1，模式数目为： M V 2 6
光纤旳模式理论9
多模光纤
数目与波长、光纤构造、纤芯 和包层旳折射率分布有关。
模数不小于1时，为多模光纤。
多模阶跃光纤 多模渐变光纤
经典多模光纤(G.651)：
为减小模数目，折射率分布为 抛物线，g＝2
n(r
)
n1[1
(
r a
)
g
]
ra
n2
ra
a ：纤芯半径
r ：光纤中任意一点到中心距离
：渐变折射率光纤旳相对折射率差 n1 n2
n1
光纤通信讲座2-原荣
上世纪九十年代以来，第三代光纤通信系统使用1.55m 的单模光纤，光源采用单频 DFB 激光器和外调制技术， 单信道传输速率可达到 2.5 Gb/s 和 10 Gb/s 以上，采用 色散补偿技术无中继传输距离已达到几百千米。
光纤通信系统结构分类
1
2
(a)点对点
2
3 1
1
2
3
8
4
6
9
N (b)一点对多点
阶跃折射率
同轴
多模光纤
电缆
1
0.0001 0.001 0.01
0.1
1.0
比 特 率(G b/s)
色散移 位光纤
10
100
光纤通信系统随着多模光纤发展到单模光纤，多模激光器发展到 单模激光器，从短波长系统发展到长波长系统，已经历了三代。
三代光纤通信系统的特点
上世纪七十年代，第一代光纤通信系统是使用渐变多模 光纤的短波长（0.85 m）系统，光源采用发光二极管 (LED)，速率为 34 Mb/s 或 45 Mb/s，无中距传输距离仅 为（10~20）km。
如只要求对光信号进行放大，则可以使 用光放大器。
图1.1.3 系统速率与无中继距离关系
1000
600
无 400
中 200
继 距 离
100 60 40
(km) 20
10 6 4
2
1.55m 第三代
单模光纤 单频 LD
1.3m 第二代 多模 LD 单模光纤
0 .8 5 m
第一代 LED
渐变折射率 多模光纤
光源是把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。
光接收机和中继器
光接收机的作用是把经光纤传输后的微 弱光信号转变为电信号，对其放大并解 调出原基带信号。
光纤通信系统结构分类
1
2
(a)点对点
2
3 1
1
2
3
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6
9
N (b)一点对多点
阶跃折射率
同轴
多模光纤
电缆
1
0.0001 0.001 0.01
0.1
1.0
比 特 率(G b/s)
色散移 位光纤
10
100
光纤通信系统随着多模光纤发展到单模光纤，多模激光器发展到 单模激光器，从短波长系统发展到长波长系统，已经历了三代。
三代光纤通信系统的特点
上世纪七十年代，第一代光纤通信系统是使用渐变多模 光纤的短波长（0.85 m）系统，光源采用发光二极管 (LED)，速率为 34 Mb/s 或 45 Mb/s，无中距传输距离仅 为（10~20）km。
如只要求对光信号进行放大，则可以使 用光放大器。
图1.1.3 系统速率与无中继距离关系
1000
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无 400
中 200
继 距 离
100 60 40
(km) 20
10 6 4
2
1.55m 第三代
单模光纤 单频 LD
1.3m 第二代 多模 LD 单模光纤
0 .8 5 m
第一代 LED
渐变折射率 多模光纤
光源是把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输。
光接收机和中继器
光接收机的作用是把经光纤传输后的微 弱光信号转变为电信号，对其放大并解 调出原基带信号。
光纤通信专业知识讲座
阶跃型光纤(Step-Index Fiber，SIF) 渐变型光纤(Graded-Index Fiber，GIF)， 其折射率分布如图2.3所示。
图 2.3 光纤旳折射率分布
②按传播模式旳数量分类，能够将光纤分为: 多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)，
在一定旳工作波上，能够有多种模式在 光纤中传播。
（纵向）方向传播，纵向传播常数为 ，
场相对于时间旳变化是 e jt 。
x
2d
z y
图 2.7光波导旳构造及坐标选用
波导中旳场能够写为：
E
E0
x,
yexp
jt
z
H
H0 x,
yexp jt
z
Ex
j K2
H z y
E z x
Ey
j K2
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Hx
K
j
2
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Hy
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j
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2
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图 2.3 光纤旳折射率分布
②按传播模式旳数量分类，能够将光纤分为: 多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)，
在一定旳工作波上，能够有多种模式在 光纤中传播。
（纵向）方向传播，纵向传播常数为 ，
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图 2.7光波导旳构造及坐标选用
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电信行业光通信技术与移动通信网络讲座培训
边缘计算对光通信和移动通信影响
01
边缘计算概念及作用
边缘计算是一种将计算、存储等能力下沉到网络边缘的分布式计算模式
。它能够降低数据传输时延，提高数据处理效率，为光通信和移动通信
提供有力支持。
02
边缘计算对光通信影响
边缘计算可以促进光通信网络的智能化、灵活化，提高网络资源利用率
。同时，边缘计算还可以与光通信技术相结合，实现低时延、高可靠性
光网络设备与器件介绍
光网络设备
光网络设备主要包括光发射机、光接收机、光放大器、光分路器、光交换机等。这些设备在光通信系 统中发挥着各自的作用，共同实现信息的传输和处理。
光器件
光器件是构成光网络设备的基础元件，包括光源器件（如激光器）、光检测器件（如光电二极管）、 光无源器件（如光纤连接器、衰减器等）以及光有源器件（如光放大器）等。这些器件的性能和稳定 性直接影响着整个光通信系统的性能。
宽带接入网中的光通信技术
无源光网络技术
无源光网络（PON）是一种宽带接入网技术，采用点到多点的光纤传输方式， 具有节省光纤资源、降低运营成本等优点。PON技术包括EPON和GPON等。
光接入网设备
光接入网设备是实现宽带接入网中光信号传输和接入的关键设备，包括光线路 终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分配网（ODN）等。
5G移动通信技术
新型移动通信技术展望
具有高速率、低时延、大连接数等特 点，将推动物联网、工业互联网、车 联网等领域的快速发展。
未来移动通信技术将朝着更高速率、 更低时延、更广覆盖、更智能化等方 向发展，同时还将面临网络安全、隐 私保护等挑战。
6G移动通信技术
目前处于研究阶段，预计将实现空天 地一体化通信、超高速率传输、超低 时延等目标，为未来的数字化社会提 供强有力的支撑。
光传输基础知识培训ppt课件
BA
BSC1
MSC
高新
消费楼
消费楼扩
BSC14
武陟 孟州
地税局 人才大厦 汽车站
济源 华新小区
济源一中
沁阳
伏背 坞头
西向 紫陵镇
义庄 神农坛
常乐 小云台
锦捷集团
西马蓬
供电局
用户A
用户B
Thank You!
Thank you for your time and patience!
•
不难了解，当光在光纤中发生全反射景象时，
由于光线根本上全部在纤芯区进展传播，没有光跑
到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。
光纤与光缆
• 全反射景象
n2 n1
入射光
3 1
折射光
光的全反射景象
光纤与光缆
• 光在光纤中的传播
•
光在光纤中以“Z〞形轨迹传播及沿纤芯与包层的
分界面擦过
n2
n1
光纤任务波长
• G.655光纤：抑制了G.652光纤在1550nm处 色散受限和G.653光纤在1550nm处出现四波 混频效应的缺陷，适用于WDM系统。
光纤与光缆
• 常见光纤衔接器种类： • FC/PC：FC，圆头尾纤衔接器，PC，陶
瓷截面为平面； • SC/PC：SC，方头尾纤衔接器，PC，同
上； • FC/APC：FC，同上，APC，以截面中
BSC9 BSC3
MSC4
MSC5
BSC1
BSC10 BSC12
BSCB
BSC1
MSC
高新
消费楼
消费楼扩
BSC14
武陟 孟州
地税局 人才大厦 汽车站
济源 华新小区