红外光纤通信
光纤通信和光谱分析技术
光纤通信和光谱分析技术一、光纤通信1.光纤通信的定义：光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的通信技术。
2.光纤通信的原理：光纤通信利用光波在光纤中通过全反射的方式传输，光波在光纤中遇到障碍物时会发生全反射，从而保证光波在光纤中传输。
3.光纤的分类：根据光波在光纤中的传输模式，光纤可以分为单模光纤和多模光纤。
4.光纤通信的优点：光纤通信具有传输容量大、传输距离远、抗电磁干扰能力强、信号衰减小、传输质量高等优点。
5.光纤通信的设备：光纤通信设备主要包括光源、光发送器、光接收器、光放大器、光波分复用器等。
二、光谱分析技术1.光谱分析的定义：光谱分析是一种利用物质在不同波长下的光吸收或发射特性来分析物质组成和性质的技术。
2.光谱分析的原理：光谱分析基于物质对光的吸收、发射或散射现象，通过分析光谱图可以得到物质的信息。
3.光谱分析的类型：光谱分析可以分为发射光谱分析、吸收光谱分析和散射光谱分析。
4.光谱分析的方法：光谱分析方法包括原子光谱分析、分子光谱分析和拉曼光谱分析等。
5.光谱分析的应用：光谱分析技术在物理、化学、生物、环境等领域有广泛的应用，可以用于物质的定性和定量分析、结构分析、动力学研究等。
6.光谱分析的仪器：光谱分析仪器主要包括光谱仪、分光光度计、原子吸收光谱仪、原子发射光谱仪等。
以上就是关于光纤通信和光谱分析技术的相关知识点，供您参考。
习题及方法：1.习题：光纤通信中，单模光纤与多模光纤的主要区别是什么？（1）单模光纤的直径较小，只能传输一条光线，而多模光纤的直径较大，可以同时传输多条光线。
（2）单模光纤的传输损耗较小，适用于长距离通信；多模光纤的传输损耗较大，适用于短距离通信。
答案：单模光纤与多模光纤的主要区别在于传输模式和适用范围。
2.习题：光纤通信中，光波分复用器的作用是什么？（1）光波分复用器可以将多个不同波长的光信号合并在一起，同时在光纤中传输。
（2）光波分复用器可以实现多路光信号的复用，提高光纤的传输容量和利用率。
红外的透射和反射模式
红外的透射和反射模式红外透射和反射模式是红外光在物质中传播时的两种基本方式。
红外透射是指红外光从一个物质中传播到另一个物质中，而红外反射是指红外光从一个物质表面反射回来。
这两种模式在红外技术中起着重要的作用。
红外透射模式指的是红外光从一个物质中传播到另一个物质中。
当红外光穿过物质界面时，会发生折射现象。
根据媒质的折射率不同，红外光的传播速度也会发生变化。
这一特性使得红外透射模式在光纤通信、红外传感器等领域得到广泛应用。
光纤通信是利用纤维材料对红外光进行传输，以实现信息的传递。
红外传感器则利用红外透射模式来检测物体的温度、湿度等参数。
红外反射模式指的是红外光从一个物质表面反射回来。
当红外光照射到物体表面时，一部分光被吸收，一部分光被反射。
反射光的强度和物体的表面特性有关，不同物体的反射率也会有所不同。
红外反射模式在红外遥控、红外成像等领域有着广泛的应用。
红外遥控是利用红外反射模式来传输信号，实现对电子设备的遥控操作。
红外成像则利用物体表面的红外反射特性，通过红外相机来获取物体的红外图像。
红外透射和反射模式的应用不仅局限于上述领域，还涉及到红外热成像、红外辐射测温、红外光谱分析等多个领域。
红外热成像是利用物体表面的红外反射特性，通过红外热像仪来获取物体的表面温度分布图。
红外辐射测温则是利用物体发射的红外辐射能量来测量物体的温度。
红外光谱分析则是利用物质对红外光的吸收和散射特性，来研究物质的结构和成分。
红外透射和反射模式的研究对于红外技术的发展具有重要意义。
通过深入研究红外光在不同介质中的传播特性，可以优化红外器件的设计和性能，提高红外技术在各个领域的应用效果。
同时，红外透射和反射模式的研究也为红外光的传输、检测和应用提供了理论基础和实验依据。
总结起来，红外透射和反射模式是红外光在物质中传播时的两种基本方式。
红外透射模式主要应用于光纤通信、红外传感器等领域，而红外反射模式主要应用于红外遥控、红外成像等领域。
光通信技术的发展现状与趋势
光通信技术的发展现状与趋势随着科技的不断进步，人们对于信息传输的需求越来越高，传统的有线通信方式已经无法满足人们的需求。
而光通信作为一种高速、稳定、节能的无线通信方式，逐渐得到了广泛的应用和研究。
本文将从光通信技术的发展历程、特点和应用领域三个方面，探讨光通信技术的发展现状与趋势。
一、光通信技术的发展历程光通信技术的原理是利用光的传导特性，将信息信号转化为光信号进行传输。
而光通信技术的发展历程则可以分为三个阶段：1. 第一阶段：红外光通信技术20世纪70年代初，光通信技术出现了光纤通信技术和无线光通信技术两种方式。
而在无线光通信技术中，最先发展起来的是红外光通信技术。
这种技术主要通过激光发射器产生的光信号进行点对点通信，但是由于受天气和环境影响大，传输距离也比较局限，因此并未得到广泛应用。
2. 第二阶段：可见光通信技术随着半导体技术的发展，第二个阶段的光通信技术则是以可见光通信技术为代表。
这种技术将光源转化为可见光信号进行通信传输，具有带宽高、传输速率快、抗干扰能力强等特点。
同时，作为一种绿色、环保的通信方式，能够被广泛应用在室内照明、智能交通等领域。
3. 第三阶段：Li-Fi通信技术随着5G技术的发展，人们对于更快速、更稳定的通信方式有了更高的要求，于是第三个阶段的光通信技术应运而生。
Li-Fi通信技术则是在可见光通信技术的基础上，利用LED作为光源，将数码信号转换成数字信号进行数据传输。
相比于Wi-Fi技术，Li-Fi技术不会产生电磁干扰，而且传输速度也更快。
二、光通信技术的特点光通信技术相比于传统的有线通信方式具有以下几个显著的特点：1. 带宽高：由于光的频率很高，其带宽也较宽。
因此，利用光通信技术进行数据传输相对于有线通信方式来说，其带宽能够更高，数据传输速度也更快。
2. 传输速率快：由于光照射时间极短，只要通过不断地调制，就可以传输很高的数据量。
因此，光通信的速率十分快，能够满足人们对于高速通信的需求。
红外通信收发系统的设计与实现实验报告
电子电路综合实验实验报告题目: 红外通信收发系统的设计与实现姓名学院信息与通信工程学院专业通信工程班级学号班内序号指导教师2013年4 月一、实验目的通过红外通信收发系统的设计与实现，使实验者掌握简单的红外光通信系统的组成及设计原理；理解通信电子系统方案设计、电路设计的方法；学会电子电路安装和调试的基本方法；提高工程设计和实践动手能力；加强系统概念；激发创新实践欲望，培养创新实践兴趣，提高创新实践能力。
二、项目背景红外通信系统属于无线通信领域，它以红外线作为载体将信息从发射机传到接收机，从而实现遥控或信息传递的功能。
红外通信系统的实际是光通信系统的一个重要分支，红外通信系统的实际思路和目前世界上所采用的骨干通信网的光纤通信系统是有相同之处的，唯一重要的差别就是它们二者所采用的传输媒质不同，一个是大气，一个则是光纤。
语音和音乐等所产生的电信号和其他低频电信号一样，一般不直接进行远距离传输，而是经过放大后对发射机的高频振荡进行调制，然后将此携带有低频信号的高频已调制信号，通过一定的媒介传输出去。
红外数据传输，使用传输介质——红外线。
红外线是波长在750nm~1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。
红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75~25μm之间。
三、实验任务设计实现一个简单的红外通信收发系统，能够实现对信号的发射与接收。
基本要求为：（1）利用音乐芯片产生乐曲作为红外光通信收发系统发送端的输入信号，接收端接收信号并利用喇叭将发送的乐曲无失真地播放出来；（2）要求红外光通信收发系统接收端的增益为G=200；四、设计思路4.1 系统组成框图本实验主要由信号产生电路、发射系统和接收系统三个模块构成，如图1所示。
产生的信号由发送系统转化为光信号进行发送，通过接受系统检测光信号并将其放大后转化为电信号。
图1 实验原理框图4.2 主要单元电路设计4.2.1 音乐信号发生电路实验中采用的音乐芯片的型号为TS088BD ，其连接方法如图2所示。
红外光学技术在电子通信中的应用
红外光学技术在电子通信中的应用近年来，随着科技的飞速发展，红外光学技术在电子通信领域中的应用越来越广泛。
红外光学技术以其高速传输、低能耗、安全性高等特点，成为了现代电子通信的重要支撑。
本文将从红外光学技术在无线通信、光纤通信和传感器技术等方面进行探讨。
首先，红外光学技术在无线通信中的应用不可忽视。
无线通信是现代社会中不可或缺的一部分，而红外光学技术的运用使得无线通信更加高效和稳定。
通过红外光学技术，无线通信设备可以实现更远距离的传输，同时传输速度也大大提升。
红外光学技术还可以有效减少信号干扰，提高通信质量，使得无线通信更加可靠。
其次，红外光学技术在光纤通信中的应用也十分重要。
光纤通信是现代通信领域的重要技术之一，而红外光学技术的运用使得光纤通信更加高效和可靠。
红外光学技术可以实现光信号的高速传输，大大提高了光纤通信的传输速度和容量。
此外，红外光学技术还可以实现光信号的多路复用，使得光纤通信可以同时传输多个信号，提高了通信的效率。
除了在无线通信和光纤通信中的应用，红外光学技术在传感器技术方面也有重要的应用。
传感器技术在现代社会中的应用越来越广泛，而红外光学技术的运用使得传感器技术更加精确和灵敏。
红外光学技术可以实现对红外辐射的检测和测量，可以应用于红外热像仪、红外测温仪等设备中。
通过红外光学技术，传感器可以实时获取目标物体的红外辐射信息，从而实现对目标物体的准确监测和测量。
红外光学技术在电子通信中的应用不仅提高了通信的效率和可靠性，还为人们的生活带来了便利。
例如，通过红外光学技术，人们可以实现无线遥控家电设备，如电视、空调、音响等，使得生活更加智能化和便捷。
此外，红外光学技术还可以应用于安防系统中，通过红外光学传感器对周围环境进行监测，保障人们的安全。
然而，红外光学技术在电子通信中的应用也面临着一些挑战。
首先，红外光学技术的设备和设施成本较高，需要大量的投资。
其次，红外光学技术在长距离传输时容易受到天气条件的影响，如雨、雾等天气会对红外光信号的传输造成干扰。
光纤通信
第一章1.光纤通信是利用光导纤维来传输光波信号的通信方式。
2.光纤通信工作在近红外线区，即0.8~1.8um的波长区，对应的频率为167~375THz。
3.电端机的作用是对来自信源的信号进行处理。
4.光发射机内有光源（半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）等），其作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。
5.光接收机内有光电检测器（如光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）等），作用是将来自光线的光信号转换成电信号，经方大、整形、再生成送入电接收机。
6.对于长距离的光纤通信系统，还必须设有光中继器。
作用是放大衰弱的信号，恢复失真的波形，使光脉冲得到再生。
7.光纤通信的优点：1.传输频带宽，通信容量大。
2.光纤衰弱小，传输距离远。
3.光纤抗电磁干扰的能力强，保密性好。
4.光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设。
5.光纤是由石英玻璃拉制成形，原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。
6.具有耐腐蚀能力强、抗核辐射、能源消耗小。
8.光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗。
9.单模光纤的衰弱系数一般分别为0.3~0.4dB\KM（1310nm区域）和0.17~0.25dB\KM（1550nm 区域）。
10.通信光缆中的纤序排定：蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、天蓝。
11.通信用的光纤，绝大多数是用石英材料制成。
折射率高的中心部分叫纤芯，折射率稍低的外层称为包层。
12.光纤若按纤芯剖面折射率的分布不同来分，一般可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。
按传播模式来分，可分为多模光纤和单模光纤。
按工作波长来分，可分为短波长光纤和长波长光纤。
按套塑类型可分为紧套光纤和松套光纤。
13.光脉冲在通过光纤传输期间，其波形在时间上发生了展宽，这种现象称为（损耗）。
14.光纤的色散包括：模式色散、材料色散、波导色散。
15.在单模光纤中不存在模式色散，只有材料色散和波导色散，因此它具有相当宽的带宽，适用于长距离、大容量的传输。
光纤通信介绍
色散平坦光纤
制作难度大，且光纤衰减大，所以不实用。
色散补偿光纤
色散问题严重阻碍1310nm单模光纤到1550nm 得升级扩容，所以研制了这种光纤。
在升级系统中加入很短得一段负色散光纤，即可抵 消几十公里常规光纤在1550nm处得正色散。
光缆结构图
光路无源器件
光纤连接器
又称光纤活动连接器（活动接头），用于设备与光纤、 光纤与光纤、光纤与其他无源器件的连接。
光纤的类型（一）
按照折射率分布不同来分：
均匀光纤： n1及n2都为常数，且n1>n2
非均匀光纤： n1随半径增加而减小。
n
n1
n2
0
r
n
n1
n2
0
r
光纤的类型（二）
按照传输的总模数来分：
单模光纤 (SM Single mode fiber) 纤芯直径很小，约4-10微米 理论上只传输一种模式,避免了模式色散，传输频带宽，
光纤类型和损耗谱
1.0 0.8
损耗 (各ห้องสมุดไป่ตู้光纤)
G.652 SMF
EDFA 带宽
20
G.653
DSF
10
0.4
0
NZDF+
0.2
G.655+ NZDF-
-10
G.655-
0.1
-20
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 波长 (mm)
标准单模光纤（G.652光纤）
SiO2+GeO2
SiO2+GeO2
反射定律：
1=1`
n2
折射定律：
n 1 sin 1 =n 2 sin 2
(折射率 n= c/V )
光纤通信原理实验
光纤通信系统简介光纤是光导纤维的简称。
光纤通信是以光波为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。
光纤通信使用的波长在近红外区，即波长800～1800nm，可分为短波长波段（850nm）和长波长波段（1310nm 和1550nm），这是目前所采用的三个通信窗口。
光纤通信是人类通信史上一重大突破，现今的光纤通信已成为信息社会的神经系统，其主要优点是：1、光波频率很高，光纤传输频带很宽，故传输容量很大，理论上可通过上亿门话路或上万套电视，可进行图像、数据、传真、控制、打印等多种业务；2、不受电磁干扰，保密性好，且不怕雷击，可利用高压电缆架空敷设，用于国防、铁路、防爆等；3、耐高温、高压、抗腐蚀，不受潮，工作十分可靠；4、光纤材料来源丰富，可节约大量有色金属（如铜、铝），且直径小、重量轻、可挠性好。
在20世纪70年代，光纤通信由起步到逐渐成熟，这首先表现为光纤的传输质量大大提高，光纤的传输损耗逐年下降。
1972～1973年，在850nm波段，光纤的传输损耗已下降到2dB/km左右；与此同时，光纤的带宽不断增加。
光纤的生产从带宽较窄的阶跃型折射率光纤转向带宽较大的渐变型折射率光纤；另外，光源的寿命不断增加，光源和光检测器件的性能也不断改善。
光纤和光学器件的发展为光纤传输系统的诞生创造了有利条件。
到1976年，第一条速率为44.7MB/s 的光纤通信系统在美国亚特兰大的地下管道中诞生。
80年代是光纤通信大发展的年代。
在这个时期，光线通信迅速由850nm波段转向1310nm波段，由多模光纤传输系统转向单模光纤传输系统。
通过理论分析和实践摸索，人们发现，在较长波段光纤的损耗可以达到更小的值。
经过科学家和工程技术人员的努力，很快在1300nm和1500nm波段分别实现了损耗为0.5dB/km和0.2dB/km的极低损耗的光纤传输。
同时，石英光纤在1300nm波段时色度色散为零，这就促使1300nm波段单模光纤通信系统的迅速发展。
红外的原理及应用
红外的原理及应用1. 红外的基本原理红外（Infrared）波是一种电磁波，其波长介于可见光和微波之间。
红外波无法被肉眼直接观察到，但可以通过红外传感器进行探测和使用。
红外传感器是一种能够感知红外辐射并将其转化为电信号的设备。
红外传感器的工作原理基于物体的热辐射，所有物体都会发出红外辐射，其强度与物体的温度有关。
红外传感器使用特定的材料来接收红外辐射并产生电信号。
根据接收到的红外辐射强度，红外传感器可以判断物体的温度。
2. 红外传感器的应用红外传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下列举几个典型的应用场景：2.1 安防领域红外传感器广泛用于安防领域，例如红外感应器和红外摄像头。
红外感应器可以通过检测物体的热辐射来判断是否有人靠近，从而用作入侵报警系统的重要组成部分。
红外摄像头则能够在低光环境下进行监控，并通过红外照明来提供夜视功能。
2.2 无人机技术红外传感器在无人机技术中也有重要的应用。
红外传感器能够帮助无人机进行障碍物检测和避障，提高无人机的自主飞行能力。
此外，红外传感器还可以用于无人机的目标跟踪和搜索，例如用于军事侦察和搜救行动。
2.3 温度检测由于红外传感器可以感知物体的温度，因此在温度检测领域有广泛应用。
例如，红外温度计能够非接触地测量物体的表面温度，广泛用于医疗、工业和家庭等领域。
此外，红外传感器还在军事、航空航天等领域进行目标温度检测。
2.4 手机和消费电子产品红外传感器也被广泛应用于手机和其他消费电子产品中。
许多手机配备了红外遥控功能，可以用作万能遥控器控制电视、空调等家电设备。
此外，红外传感器还可用于手机的人脸识别、手势控制等功能。
3. 红外的未来发展红外技术在各个领域的应用前景广阔，未来还有更多的发展空间。
以下是红外技术的未来发展方向：3.1 高分辨率红外成像目前红外成像技术已经可以实现高分辨率的红外图像。
未来，随着技术的不断进步，红外成像技术将更加精细化，可以用于医学诊断、无人机侦察等领域的精细观测。
光纤通信系统中常用信号波长窗口
光纤通信系统中常用信号波长窗口1.引言1.1 概述光纤通信是一种基于光信号传输的通信系统，通过利用光纤传播光信号来实现信息的传输。
相比于传统的电信号传输方式，光纤通信具有更高的传输速度、更大的带宽和更远的传输距离等优势，被广泛应用于电话通信、互联网和电视传输等领域。
在光纤通信系统中，信号的波长窗口起着至关重要的作用。
波长窗口是指在光纤中能够传输的特定波长范围，通常以纳米（nm）为单位。
不同波长的信号可以被光纤所传输，但通常只有特定波长窗口内的信号能够实现较高的传输效率和质量。
常用的信号波长窗口包括可见光范围（400-700nm）、红外光范围（700-1100nm）和近红外光范围（1100-2500nm）等。
不同的波长窗口具有不同的特性和应用场景。
例如，在可见光范围内，光纤通信可以利用可见光信号来实现短距离传输，特别适用于室内局域网和光纤到户等场景；而红外光范围和近红外光范围则适用于长距离传输和光纤长海底电缆等特殊应用。
选择合适的信号波长窗口对于光纤通信系统的性能和可靠性至关重要。
波长窗口的选择需要考虑多方面因素，包括光纤材料的特性、光源和接收器的兼容性、传输距离和传输速率的要求等。
合理选择信号波长窗口可以最大限度地提高光纤通信系统的效率和可靠性。
本文将重点探讨光纤通信系统中常用的信号波长窗口的选择原则和应用场景，以期为读者提供一些有用的参考和指导。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来探讨光纤通信系统中常用信号波长窗口的选择。
第一部分：引言在引言部分，我们将对光纤通信系统的概述进行介绍，包括其基本原理、应用领域以及发展现状。
同时，我们还将展示本文的结构以及目的，以使读者对接下来的内容有一个清晰的预期。
第二部分：正文正文部分将从两个方面对常用信号波长窗口的选择进行讨论。
首先，我们将介绍光纤通信系统的基本原理，包括光信号的传输方式、光纤的基本结构以及光纤通信系统的组成部分。
通过对基本原理的了解，读者将更好地理解信号波长窗口的选择对系统性能的重要影响。
光通信
光通信器件是构建光通信系统与网络的基础，高速光传输设备、长距离光传输设备和智能光网络的发展、升 级以及推广应用，都取决于光通信器件技术进步和产品更新换代的支持。因此，通信技术的更新与升级将促使光 通信器件不断发展进步。
历史
1
烽火台语
4
光**
5
“走弯路”
新疆呼图壁县境内的烽火台每当我们提到烽火台，就会自然而然地想到长城，实际上烽火台筑在长城沿线的 险要处和交通要道上。一旦发现敌情，便立刻发出警报：白天点燃掺有狼粪的柴草，使浓烟直上云霄；夜里则燃 烧加有硫磺和硝石的干柴，使火光通明，以传递紧急军情。上图为新疆呼图壁县境内的烽火台，在呼图壁县境内 共有5个烽火台，其中3个已毁，烽火台长宽均约4米，高约5米，筑台年月不详。
贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随 着话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息“承载”在光波上（这个过程叫调 制）。在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅 光电池将光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了。
了解F1的旗语吧： 白色旗表示跑道上有缓慢移动的车辆 红色旗表示比赛已停止 黑色旗表示指定的赛车下次通过修理站时要停车 黄底红道旗意思是告诉车手跑道较滑 黑白对角旗表示是非运动员行为 黄旗表示有危险
光通信的出现比无线电通信还早。波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年，以发明**而著名的贝尔， 在1876年发明了**之后，就想到利用光来通**的问题。1880年，他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶 体作为光接收器件，成功地进行了光**的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了题为《关于利 用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光**装置。在贝尔本人看来：在他的所有发明中，光**是最 伟大的发明。
光纤通信复习资料
第一章1光纤通信是以光波为载波，以光纤作为传输媒质的通信方式。
主要包括收发信电缆机、光发送接收机端机、传输光纤等几个部分。
2光纤通信工作在近红外区，工作频段167-375THz，工作波长0.8-1.8um。
3光纤通信有3个低损耗窗口，850nm的短波长窗口和1310nm、1550nm的长波长窗口。
850nm 是多模窗口，1310nm是单模零色散窗口，1550nm是单模最低损耗窗口。
4光纤通信的特点：1传输频带宽，通信容量大2中继距离远，误码率小3抗电磁干扰能力强，无串话4质量轻，体积小，经济效益好5资源丰富，节约有色金属和能源6保密性好 7抗腐蚀，不怕潮湿缺点：质地脆、机械强度低、连接比较困难、分路耦合不方便5光纤通信技术的基本内容：1光纤传输理论与技术、光纤器件2信号传输原理、调制解调方式、信号编码及信道复用等3光源与光发送机4光检测机与光接收机5光纤通信系统的设计、结构及应用6光纤通信技术如光放大器技术、WDM技术、全光网络技术6目前光纤通信采用的系统：采用光放大器的WDM第四代系统7光纤多址通信系统即为波分复用系统WDM：几个-几百个波长在单根光纤中一起传输，用光放大器作中继放大，使传输容量提高成千上百倍。
第二章1光纤的典型结构式多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包涂覆层。
光纤的纤芯通常是折射率为n1的高纯SiO2，并有少量掺杂剂，以提高折射率。
包层的折射率为n2(<n1)，通常也由SiO2制造，掺杂B2O3及F等以降低折射率。
2光纤根据传输的模式可分为单模和多模，单模光纤纤芯的芯径是4-10um，多模光纤纤芯的芯径为50um，两者的包层一般为125um，涂覆层为5-40um，根据横截面上的折射率可分为阶跃光纤SI和梯度光纤GI。
按材料分为石英光纤、塑料光纤和纳米光纤。
3数值孔径NA定义：入射临界角&0的正弦即NA=SIN&0=N1根号下芯包折射率差值的两倍。
物理意义：表示入射到光纤端面上的光线，只有与纤芯轴夹角为&0，圆锥角内的入射光线才能在纤芯内传输。
光纤通信中光信号在光纤中的损耗
光纤通信中光信号在光纤中的损耗摘要：光纤通信中光纤传输存在损耗，包括本征损耗：紫外吸收、红外吸收；非本征损耗：原子缺陷损耗、散射损耗；弯曲损耗：宏弯损耗和微弯损耗。
分别分析它们产生的机理和对光纤通信产生的影响。
结果表明这些损耗叠加为光纤总损耗，进而影响光纤通信的质量。
关键词：光纤；光纤损耗0 引言近年来，光纤通信在许多领域得到了广泛的应用。
实现光纤通信，一个重要的问题是尽可能地降低光纤的损耗。
所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减，单位为dB／km。
光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。
光纤传输损耗的产生原因是多方面的，其中主要包括本征损耗，非本征损耗和弯曲损耗。
1 光纤损耗种类及机理。
光纤的损耗限制了光信号的传播距离。
这些损耗主要包括：吸收损耗、散射损耗和弯曲损耗1.1 光纤的吸收损耗本征吸收损耗是由于管线材料本身吸收光能量产生。
它有两个频带，一个在近红外的8～12μm区域里，这个波段的本征吸收是由于振动。
另一个物质固有吸收带在紫外波段，吸收很强时，它的尾巴会拖到0.7～1.1μm波段里去。
故主要存在紫外吸收和红外吸收。
紫外吸收：光纤材料的电子吸收入射光能量跃迁到高的能级，同时引起入射光的能量损耗，一般发生在短波长范围。
红外吸收：光波与光纤晶格相互作用，一部分光波能量传递给晶格，使其振动加剧，从而引起的损耗本征吸收曲线如图1所示图1本征损耗是光纤的一种固有损耗，是无法避免的，它决定了光纤的损耗极限非本征吸收是光纤中引入有害杂质如：OH－和过渡金属离子，如铁、钴、镍、铜、锰、铬等造成光能量损耗。
它们有各自的吸收峰和吸收带并随它们价态不同而不同。
由跃迁金属离子吸收引起的光纤损耗取决于它们的浓度。
另外，OH－存在也产生吸收损耗，OH－的基本吸收极峰在2.7μm附近，吸收带在0.5～1.0μm范围。
而对于纯石英光纤，杂质引起的损耗影响可以不考虑。
非本征吸收曲线如图2所示图21.2 原子缺陷吸收损耗光纤材料由于受热激励，它会受激使材料结构不完善，光线材料受到强粒子辐射，造成原子间共价键断裂造成原子结构缺陷。
光纤通信的优点和应用
频率
波长
名称 紫外线 可见光线 (光纤通信用） 近红外线 远红外线 亚毫米波
1 00 THz 1 0 THz 1 THz 1 00 GHz 1 0 GHz 1 GHz 1 00 MHz 1 0 MHz 1 MHz
1 m 1 0 m 1 00m 1m m 10 m m 1 00 m m 1m 1 0m 1 00m
复用 (WDM) 和光时分复用 (TDM) 更是极大地增加了传输容量， 见 表 1. ５ 。 WDM 最 高 水 平 为 132 个 信 道 ， 传 输 容 量 为 20 Gb/s×132=2640 Gb/s，相当于120 km的距离传输了3.3×108条 话路。
表 1.4 光纤通信与电缆或微波通信传输能力的比较 通信手段 传输容量(话 路)/条 中继距离/km 1000 km内中继器 个数
图 1.2 各种传输线路的损耗特性
1.2.2
在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波频率 高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损 耗低得多，因此相对于电缆通信或微波通信，光纤通信具有 许多独特的优点。 1. 容许频带很宽，
光纤通信系统的容许频带(带宽)取决于光源的调制特性、 调制方式和光纤的色散特性。石英单模光纤在1.31μm波长具 有零色散特性，通过光纤的设计，还可以把零色散波长移到 1.55μm。在零色散波长窗口，单模光纤都具有几十GHz· km 的带宽。另一方面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。 最简单的是空分复用，因为光纤很细，直径只有125 μm, 一 根光缆可以容纳几百根光纤，12×12=144根光纤的带状光缆 早已实现。
毫米波 (EHF) 厘米波 (SHF) 分米波 (UHF) 米波(VHF) 短波(HF) 中波(MF)
光纤通信课件刘增基第二版第1章
第1章 概论
光纤通信用激光器的发展进程
1970 年，美国、日本和前苏联先研制成功室温下连续振 荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器。
虽然寿命只有几个小时，但其意义是重大的，它为半导 体激光器的发展奠定了基础。
1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。
1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10 万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满 足实用化的要求。
在这个时期，实现了1.55 μm色散移位单模光纤通信系 统。采用外调制技术，传输速率可达2.5－10 Gb/s， 无中继传输距离可达150－100km。实验室可以达到 更高水平。
目前，正在开展研究的光纤通信新技术，例如，超 大 容 量 的 波 分 复 用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM)光纤通信系统（实现）和超长 距离的光孤子(Soliton)通信系统，将在第 7章作介绍。
1972年，康宁公司高纯石英多模光纤将损耗降低到4 dB/km。
1973 年，美国贝尔(Bell)实验室将光纤损耗降低到2.5dB/km。 1974 年降低到1.1dB/km。
1976 年，日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。
1986 年是0.154 dB/km， 接近了光纤最低损耗的理论极限。
因此还有3个数量级以上的带宽潜力可以挖掘。
第1章 概论
传 输 损 /耗(dB·km － 1)
10 00
10 0 10
标38准mm同海轴底同轴
1
51 mm波导器
光纤
0.1 10 M 100 M 1 G
10 G 100 G 1 T 10 T 100 T 1000 T
光通信材料红外光纤及其发展
光纤 、晶体光纤 和空芯波导 。 玻 璃光 纤包括 重金 属氧 化物玻 璃光 纤 、硫化 物
研 究与综论
玻 璃 光 纤 、卤化 物 玻 璃 光 纤 和硫 卤 化 物 玻 璃光 纤 等 ；晶体 材料 光纤 包 括单 晶体 材料 光纤 和多 晶体 材
料光 纤 两种 ；空 芯波 导包 括金 属波 导 、电介 质波 导 和混合 型波导 。 光 纤 的材料 和 工艺一 直是 人们 在制 造光 纤时 主
Ｈａ Ｘｕ ｎ
（ ｈ ｎ ｃｕ ｎ ｅｓｙ ｆＳｉ ｃ ｄＴｃｎ ｌ ｙ，Ｃ ａｇ ｈ ｎ Ｊ ｉ， ３ ０ ０ Ｃ ａｇ ｈ ｎＵ ｉ ｒｉ ｃ ｎ ｅ ｎ ｈ ｏｏ ｖ ｔｏ ｅ ａ ｅ ｇ ｈ ｎ ｃ ｕ ， ｉｎ １０ ０ ） ｌ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｉ ａ ｅ ｉｃ ｓ ｅ ｈ ｎｆａ ｅ ｐ ｉ ａ ｂ ｒ ｍ ａｅ ｉｌ ａ ｄ ｉｓ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ， ａ ｈｅ ｓ ｍｅ ｔｍ ｅ ｓ ｐ ｐ ｒ ｄ ｓ ｕ ｓ ｓ ｔ ｅ ｉ ｒｒ ｄ ｏ ｔｃ ｌｆ ｅ ｔ ｒａ ｎ ｔ ｈａａ ｔｒｓｉｓ ｉ ｔｔ ａ ｉ ｉｔｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｘ ｌ ｒ ｓｔ ｅｐ ｏ ｐ ｃ ｆｔ ａｅ ｉｌ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓｉ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｄ ｅ ｐ ｏ ｅ ｈ ｒ ｓ ｅ ｔ ｍ ｔｒａ ｓ ａ ｏ ｈｅ
全 国性建材科技期刊— — 《 玻璃 》 ２ １ 年 第７ ０ ２ 期 总第２ ０ ５ 期
光 通 信 材 料 红 外 光 纤 及 其 发 展
韩 旭
（ 长春理 工大学
摘 要
长春市
１０ ０ ） ３００
论述 了红 外 光纤 材 料及 其 特性 ，介 绍 了它们 的研 制 发展 情 况 ，并 探讨 了该 材料 的 应用 前 景 。
光纤通信的波段
光纤通信的波段光纤通信是一种高速的、可靠的信息传输方式，它利用光信号代替传统的电信号进行数据传输。
而光纤通信的波段则指的是光在光纤中传播时的频率范围。
光纤通信的波段选择对传输性能、带宽和信号损耗都有着重要的影响。
本文将深入探讨光纤通信的波段划分和应用。
一、光纤通信的波段划分1.红外光波段红外光波段是光纤通信中常用的波段之一，其频率范围位于1×10^13 Hz至3×10^14 Hz之间。
红外光波段具有较低的损耗和较高的带宽，适用于长距离高速数据传输。
此外，红外光波段还能更好地穿透大气层，因此在卫星通信、无线通信和军事通信等方面有着广泛的应用。
2.可见光波段可见光波段是光纤通信中用于短距离传输的波段，其频率范围位于3×10^14 Hz至7.5×10^14 Hz之间。
由于可见光的波长较短，可见光波段的纤芯尺寸要比红外光波段的纤芯尺寸小，这使得光纤的制造更加困难。
可见光波段主要应用于局域网和短距离通信领域，例如办公室、家庭网络等。
3.紫外光波段紫外光波段是光纤通信中相对较少使用的波段，其频率范围位于7.5×10^14 Hz至3×10^16 Hz之间。
紫外光波段具有很高的频率和带宽，但其传输距离较短，并且受到大气层吸收的影响比较大。
紫外光波段主要应用于医疗、光刻和实验室研究等领域。
二、不同波段的光纤通信应用1.长距离通信长距离通信需要考虑信号的衰减和传输带宽，因此红外光波段是最常用的波段之一。
红外光波段具有较低的信号衰减和较高的传输带宽，可用于实现海底光缆的跨洋传输、卫星通信等需要长距离传输的应用。
2.高速通信高速通信需要考虑信号传输速度和处理能力，其中红外光波段和可见光波段是较为常用的波段选择。
红外光波段具有较高的传输速度和较低的损耗，在长距离高速传输上表现出色；而可见光波段具有较高的频率和较简单的器件制造，适用于短距离高速通信。
3.医疗领域光纤通信在医疗领域的应用主要涉及光纤光导术和光学成像等方面。
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红外光纤通信设计
姓名：李方圆学号：1150730006 班级：11级应用物理学
摘要
由于近年来信息化建设迅猛发展，人们对于数据、语音、图像等多媒体通信的需求日益旺盛。
为解决传统以太网在传输距离和覆盖范围方面已不再满足需要，采用光纤通信具有传输距离长、信息容量大、保密性好等优点，因此光纤通信对于信息化建设具有重要意义。
红外光纤通信解决了红外在大气中损耗的缺点。
关键字
红外光发送模块红外光接收模块光纤耦合
引言
红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。
它一般由红外发射和接收系统两部分组成。
发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。
特点:保密性强，息容量大，结构简单，既可以是室内使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，适用于国防边界哨所与哨所在之间的保密通信，但在野外使用时易受气候的影响。
一．本系统的设计方案
本设计利用红外光发送模块、红外光接收模块以及光纤耦合器，设计并制作一套简易光纤传输系统。
总体方案如下图所示。
利用信号发生器产生待传送的模拟信号。
处理后的结果可通过示波器与信号发生器的输出波形对比观察。
系统的设计方案图
1.红外发送模块
普通的的红外线发射管外形和一般的可见光LED相似，但却是发出红外线。
其管压一般降约1.4v，工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。
发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发
射功率成正比。
为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。
提高Ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度T，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。
减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。
普通的红外发光二极管，其功率分为小功率(1mW-10mW)、中功率（20mW-50mW)和大功率（50mW-100mW以上)三大类。
要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极体，光电三极管等。
实用中已有红外发射和接收配对的二级管。
1.1 实物图
1.2 仿真电路图
2.接收模块
红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部件是一个特殊材料的PN结，和普通二极管相比，在结构上采取了大的改变，红外线接收管为了更多更大面积的接收入，电流则随之增大，红外接收管分两种，一种是二极管，一种是三极管。
2.1 实物图
2.2 仿真电路图
3.光纤耦合
光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路
从而对系统造成的影响减到最小。
对于波导式光纤耦合器，一般是一种具有Y型分支的元
件，由一根光纤输入的光信号可用它加以等分。
当耦合器分支路的开角增大时，向包层中泄漏的光将增多以致增加了过剩损耗，所以开角一般在30°以内，因此波导式光纤耦合器的长度不可能太短。
在本设计中用的是全耦合形式。
3.1实物图
三．设计结果
二．结论
此系统设计原理简单，器件也不复杂，而且可扩展性很强，便于应用。
它可实现多路信道共同传输的扩展。
从光纤通信问世到现在，光传输的速率以指数增长，光传输的速率在过去的10年中大约提高了100倍。
层出不穷的光通信新技术将成为市场复苏的源泉，而人类对通信容量的无止境需求将是市场恢复的原动力。
随着光通信技术进一步发展，必将对21世纪通信行业的进步，乃至整个社会经济的发展产生巨大影响。
而用红外光通信手段更是具有更广泛的应用前景。
参考文献
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