光纤传输特性和影响
光纤的传输特性
光纤的传输特性光纤的传输特性主要包括光纤的损耗特性，色散特性和非线性效应。
光纤的损耗特性*************************************************************概念：光波在光纤中传输，随着传输距离的增加光功率逐渐下降。
衡量光纤损耗特性的参数：光纤的衰减系数（损耗系数），定义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位为dB／km。
其表达式为：式中求得波长在λ处的衰减系数； Pi 表示输入光纤的功率， Po 表示输出光功率， L 为光纤的长度。
（1）光纤的损耗特性曲线•损耗直接关系到光纤通信系统的传输距离，是光纤最重要的传输特性之一。
自光纤问世以来，人们在降低光纤损耗方面做了大量的工作，1.31μm光纤的损耗值在0．5dB/km以下，而1.55μm的损耗为0.2dB/km以下，接近了光纤损耗的理论极限。
总的损耗随波长变化的曲线，叫做光纤的损耗特性曲线—损耗谱。
•从图中可以看到三个低损耗“窗口”：850nm波段—短波长波段、1310nm波段和1550nm波段—长波长波段。
目前光纤通信系统主要工作在1310nm波段和1550nm波段上。
（2）光纤的损耗因素光纤损耗的原因主要有吸收损耗和散射损耗，还有来自光纤结构的不完善。
这些损耗又可以归纳以下几种：1、光纤的吸收损耗光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的，把光能以热能的形式消耗于光纤中，是光纤损耗中重要的损耗。
包括：本征吸收损耗；杂质离子引起的损耗；原子缺陷吸收损耗。
2、光纤的散射损耗光纤内部的散射，会减小传输的功率，产生损耗。
散射中最重要的是瑞利散射，它是由光纤材料内部的密度和成份变化而引起的。
物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀，这种不均匀在冷却过程中被固定下来，它的尺寸比光波波长要小。
光在传输时遇到这些比光波波长小，带有随机起伏的不均匀物质时，改变了传输方向，产生散射，引起损耗。
另外，光纤中含有的氧化物浓度不均匀以及掺杂不均匀也会引起散射，产生损耗。
光纤的传输特性
光纤的传输特性光纤的传输特性包括损耗、色散、衰减、偏振和非线性效应等，其中，损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
损耗限制系统的传输距离，色散限制系统的传输容量。
（1）光纤的损耗特性。
在光发射机和接收机之间由光缆吸收、反射、散射和辐射的信号功率被认为是损耗。
光纤损耗是光纤传输系统中限制中继距离的主要因素之一。
下表列出了3种石英光纤的典型损耗值。
（2）光纤的色散特性。
色散是光纤的一个重要参数，它会引起传输信号的畸变，使通信质量变差，限制通信容量与距离，特别是对高速和长距离光纤通信系统的影响更为突出。
光纤色散的产生涉及多方面的原因，这里只介绍模式色散、材料色散和波导色散。
①模式色散。
模式色散是指光在多模光纤中传输时会存在许多种传播模式，因为每种传播模式在传输过程中都具有不同的轴向传输速度，所以虽然在输入端同时发送光脉冲信号，但光脉冲信号到达接收端的时间却不同，于是产生了时延，使光脉冲发生展宽与畸变。
②材料色散。
材料色散是由构成纤芯的材料对不同波长的光波所呈现的不同折射率造成的，波长短则折射率大，波长长则折射率小。
就目前的技术水平而言，光源尚不能达到严格单频发射的程度，因此无论谱线宽度多么狭窄的光源器件，它所发出的光也会包含多根谱线（多种频率成分），只不过光波长的数量以及各光波长的功率所占的比例不同而已。
每根谱线都会受到光纤色散的作用，而接收端不可能对每根谱线受光纤色散作用所造成的畸变进行理想均衡，故会产生脉冲展宽现象。
③波导色散。
波导色散是指由光纤的波导结构对不同波长的光产生的色散作用。
波导结构是指光纤的纤芯与包层直径的大小、光纤的横截面折射率分布规律等。
这种色散通常很小，可以忽略不计。
光纤通信基本原理及特点
光纤通信基本原理及特点光纤通信是现代通信技术中的一种重要方式，其基本原理是将信息通过光信号传输，利用光学纤维的特性实现信息的传输。
与传统的通信方式相比，光纤通信具有传输速度快、传输距离远、抗干扰性强等优点。
光纤通信的基本原理是利用光纤中的光信号传输信息。
光纤是由一个透明的玻璃或塑料纤维组成的，内壁上涂覆了一层折射率较高的材料，使得光可以在内壁上发生多次反射，从而实现信息的传输。
当光线从光导纤维的一端射入时，它会经过内壁上的折射，然后再经过反射，形成一个环路。
当信息被编码成为光信号后，它会被发送到光纤的另一端，经过同样的过程，实现信息的传输。
光纤通信的特点主要表现在以下几个方面：1.传输速度快光纤通信的传输速度非常快，是传统通信方式无法比拟的。
这主要是由于光纤的传输过程中没有衰减，可以实现高速传输。
根据不同的实验结果，光纤通信的传输速度可以达到数百兆比特每秒，远高于其他通信方式。
2.传输距离远光纤通信的另一个特点是传输距离非常远。
光纤的传输距离取决于其直径和传输方式，但是无论如何，光纤通信的传输距离都远大于其他通信方式。
以目前最常用的单模光纤为例，其传输距离可以达到几十公里，甚至上百年。
3.抗干扰性强光纤通信的抗干扰性也非常强。
由于光纤通信是纯光信号传输，不会受到电磁干扰、信号干扰等影响。
此外，光纤通信的信号传输不会因为距离的增加而衰减，因此可以保证传输质量。
4.能耗低光纤通信的能耗相对较低。
这是因为光纤通信的信号传输不需要进行调制，因此信号的传输损耗非常小。
这也意味着，与其他通信方式相比，光纤通信的能耗更低，更环保。
总的来说，光纤通信具有传输速度快、传输距离远、抗干扰性强、能耗低等优点。
随着科技的不断发展，光纤通信的应用越来越广泛，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
光纤通信的传输特性及应用探析
光纤通信的传输特性及应用探析摘要:光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传输工具。
本文作者针对光纤通信的传输特性及应用进行简单的探析。
关键词:光纤通信传输1 光纤通信技术简介光纤即为光导纤维的简称。
光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。
从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
2 光纤通信的传输特性光纤传输特性主要是指光纤的损耗特性和带宽特性(即色散特性),光纤特性的好坏直接影响光纤通信的中继距离和传输速率(或脉冲展宽),因此它是设计光纤系统的基本出发点。
2.1 光纤的损耗特性光波在光纤传输过程中,其强度随着传输距离的增加逐渐减弱,光纤对光波产生的衰减作用称为光纤损耗。
使用在系统中的光纤传输线,其损耗产生的原因,一方面是由于光纤本身的损耗,包括吸收损耗、瑞利散射损耗、以及因结构不完善引起的散射损耗;另一方面是由于作为系统传输线引起的弯曲损耗等。
2.1.1 吸收损耗吸收损耗意味光波传输过程中,有一部分光能量转变为热能。
包括光纤玻璃材料本身的固有吸收损耗,以及因杂质引起的吸收损耗。
光纤材料的固有吸收又叫本征吸收,在不含任何杂质的纯净材料中也存在这种吸收。
固有吸收有两个吸收带,一个吸收带在红外区,吸收峰在波长8mm～12mm范围,它的尾部拖到光通信所要用的波段范围,但影响不大;另一个吸收带在紫外区,吸收峰在0.1mm附近,吸收很强时,它的尾巴会拖到0.7mm～1.1mm波段里去。
对物质固有吸收来说,在远离峰值区域的1.0mm～1.6mm波段范围内,固有吸收损耗为低谷区域。
光纤通信 知识点总结
光纤通信知识点总结引言光纤通信是一种通过光纤传输光信号的通信技术，它使用光纤作为传输媒质，通过光的反射、折射和传播来实现信息的传输。
光纤通信具有带宽大、传输速度快、抗干扰性强、安全可靠等优点，因此在现代通信中得到了广泛的应用。
本文将对光纤通信的相关知识点进行总结，包括光纤通信的基本原理、组成结构、传输特点、光纤通信系统的组成和工作原理、光纤通信的发展趋势等内容。
一、光纤通信的基本原理1. 光的特性光波是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动又可以表现为微粒。
光波的主要特性包括波长、频率、相速度、群速度等。
2. 光纤的基本原理光纤是一种通过光的全反射来传输光信号的一种传输媒质。
它的基本结构是由一根纤维芯和包覆在外的包层组成，通过这样的结构使得光信号可以沿着光纤的传输方向不断进行反射和传播。
二、光纤通信的组成结构1. 光纤的结构光纤由芯和包层构成，芯是由单质或复合材料制成，包层是由低折射率的材料构成，使得光可以在芯和包层的界面上发生全反射。
2. 光纤的连接器连接器是光纤通信中的重要部分，它用于将光纤连接在一起，保证光信号的传输质量。
3. 光纤的光源和接收器光源是产生光波的设备，用于向光纤中输入光信号；接收器是用于接收光纤传输过来的光信号，并将其转换为电信号。
三、光纤通信的传输特点1. 带宽大光纤通信的带宽远远大于传统的铜线通信，可以传输更多的信息。
2. 传输距离远光纤通信的传输距离远远大于铜线通信，可以满足更长距离的通信需求。
3. 传输速度快光纤通信的传输速度远远快于铜线通信，可以实现更快的数据传输。
4. 抗干扰性强光纤通信的信号传输过程中不受电磁干扰，抗干扰性能强。
5. 安全可靠光纤信号传输过程中不会泄露电磁波，安全可靠。
四、光纤通信系统的组成和工作原理1. 光纤通信系统的组成光纤通信系统由光源、光纤、接收器、调制解调器、复用器、解复用器等组成。
2. 光纤通信系统的工作原理光源产生光信号，光信号经过调制解调器进行调制，然后通过光纤进行传输，接收器接收光信号并将其转换为电信号，经过复用器和解复用器将多个信号合并或分解，最终传输到目标设备。
光纤-光缆及其传输特性
光纤\光缆及其传输特性摘要:在广播电视传输网中,同轴电缆传输系统具有设备简单投资少,接入用户方便,因此它在广播电视传输网的接入网部分和小区域的用户中得到了广泛的应用。
但对于远距离传输而言,同轴电缆传输系统就曝露出致命的弱点。
而光纤的出现恰好弥补了这一缺陷,由于光信号在光缆中的传输衰减极小,很小的光功率便可以在光缆中将其传到很远的地方。
因此光纤在现代社会中被广泛应用。
现就光纤、光缆的概念及其传输特性做一介绍。
关键词:光纤、光缆、传输损耗、传输带宽、光纤性能参数1、光纤光纤是用于传导光的介质光波导。
为了能对光信号进行远距离传输,光纤必须具有两个功能:(1)必须具有较低损耗。
(2)必须满足光波导条件。
为了实现这一功能,光纤通常由纤芯和包层两个二氧化硅层组成,包层的折射率必须小于纤芯的折射率,这样在包层与限制你的临界面便形成一个封闭的全反射面,保证了从纤芯向外射出的光能被完全反射回纤芯。
光纤按其传输光波的模式,可分为多模光纤和单模光纤。
光信号是一种特殊的电磁波,它在光纤中传播与电磁波在电波导中传输一样,同样存在着模式的问题。
多模光纤可以允许光信号以多模式传播,而单模光纤只允许光以基模一种模式传播。
多模光纤中,由于多种模式的光信号传播速度不同,而引起时域脉冲展宽,使其信道带宽受到限制。
由于单模光纤只能传输一种单一模式,所以具有很大的信道带宽。
因此,单模光纤被广泛应用于现代通讯系统中。
2、光缆若将若干根光纤并行使用把它们以一定的形式组合到一起,在其外部加以各种保护套便形成了光缆。
通常使用的架空和直埋式光缆有两种结构形式:中心束管式和层绞式。
中心束管式光缆,使用于光纤芯数较少的场合。
通常12 芯以下光缆使用这种结构形式。
中心束光缆就是将所需数量的光纤并行装入充满纤膏的束管内,形成中心束管。
束管内的光纤可以在纤膏内活动,这样的结构称为松套式结构。
3、光纤的传输特性光纤的传输特性包括传输损耗、光纤的传输带宽以及光纤传输性能参数。
光在光纤中的传播特性如何？
光在光纤中的传播特性如何？在我们的日常生活和现代通信领域中，光纤扮演着至关重要的角色。
它是信息高速传输的通道，使得我们能够快速地进行语音通话、观看高清视频、传输大量数据等等。
而要理解光纤通信的神奇之处，就必须深入探究光在光纤中的传播特性。
首先，让我们来了解一下光纤的基本结构。
光纤通常由纤芯、包层和涂覆层三部分组成。
纤芯是光传播的核心区域，其折射率较高；包层则围绕着纤芯，折射率相对较低。
这种折射率的差异是实现光在光纤中有效传播的关键。
光在光纤中传播的一个重要特性是全反射。
当光从折射率高的纤芯射向折射率低的包层时，如果入射角足够大，光就会在纤芯和包层的界面上发生全反射。
这就好比光在一个光滑的镜子里来回反射，而不会“逃出”镜子。
由于这种全反射现象，光能够在光纤中沿着纤芯持续传播，从而实现远距离的传输。
为了更好地理解全反射，我们可以想象一下在游泳池底部的灯光。
当灯光从水（相当于纤芯）射向空气（相当于包层）时，如果角度合适，光线会在水面上完全反射回来，而不会折射到空气中去。
在光纤中，光就是以这样的方式被“束缚”在纤芯内部，不断地进行全反射，从而实现了高效的传输。
光在光纤中的传播还具有低损耗的特点。
这意味着光信号在经过长距离传输后，其强度衰减相对较小。
光纤的材料选择和制造工艺对降低损耗起着关键作用。
高质量的光纤材料能够减少光在传播过程中的吸收和散射，从而保证光信号能够在数千公里甚至更远的距离上保持较好的强度和质量。
另外，光在光纤中的传播速度也是一个重要的特性。
光在真空中的传播速度是恒定的，但在光纤中，由于光纤材料的折射率，光的传播速度会变慢。
不过，尽管速度有所降低，光纤仍然能够实现高速的数据传输，这是因为光的频率极高，即使速度略有降低，在短时间内也能够传输大量的信息。
光纤的带宽也是其传播特性中的一个重要方面。
带宽决定了光纤能够传输的信息量和传输速度。
较高带宽的光纤可以同时传输更多的波长和频率的光，从而实现更高的数据传输速率。
《光纤的传输特性》PPT课件
5
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非本征吸收
原材料将在光纤的制造过程中引入杂质，带来较 强的非本征吸收。有害杂质主要有过渡金属离子， 如铁、钴、镍、铜、锰、铬等金属离子和OH－。
OH－吸收峰
6
解决方法： (1)对制造光纤的材料进 行严格的化学提纯，比 如材料达到 99.9999999%的纯度 (2)制造工艺上改进，如 避免使用氢氧焰加热(汽 相轴向沉积法)
0.26
因此可以算出在1320 nm处， 波导色散为：
D w()n c2Vdd 2(V V 2)b1.9
24
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标准单模光纤总的模内色散
一般来说材料色散的影响大于波导色散： |Dm| > |Dw|
DDmDw
1320
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模间色散
多模光纤中不同导模具有不同的传播路径和速度导致了 模间色散。
导致的后果： 造成能量辐射损耗
低阶模功率耦合到高阶模
高阶模功率损耗
减小微弯的一种办法是在光纤外面一层弹性保护套
12
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宏弯和微弯对损耗的附加影响
基本损耗 宏弯损耗
微弯 损耗
光纤弯曲带来额外损耗
V2 an1 2n2 21/22 aNA
增加，V减少
13
弯曲损耗随模场直径增加显著增加
精选ppt
27
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PMD 对传输的影响
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色散对传输带宽的影响：宽谱光源
比较大的时候，单模光纤带宽：
BSMF1 /T 41D /4L GH z
例：考虑一个工作在1550 nm的系统，光源谱宽为15 nm，使用 标准单模光纤D = 17 ps/km·nm，那么系统带宽和距离乘积：
光纤的特点及其原理介绍
光纤的特点及其原理介绍光纤是一种通过光信号进行信息传输的传输介质，具有以下特点：1.高带宽：光纤传输带宽远远高于传统的铜质电缆，可以同时传输大量的数据信号。
2.长传输距离：光纤传输的衰减非常小，在传输距离上远大于铜质电缆，可以覆盖更广泛的区域。
3.抗干扰能力强：光纤传输不受电磁干扰影响，可以在高电压、强电场和强磁场等环境下稳定传输。
4.体积小、重量轻：与传统的铜质电缆相比，光纤可以大大减少传输设备的体积和重量，方便安装和维护。
5.安全性高：光纤传输的光信号难以窃听和干扰，提供了更高的传输安全性。
6.灵活性好：光纤具有较大的弯曲半径和柔韧性，可以适应复杂的网络布线环境。
光纤传输的基本原理是基于光的全反射效应。
光是一种电磁波，在光密介质（如玻璃）与光疏介质（如空气）之间传播时，当入射角大于临界角时，光会发生全反射，完全被反射回原介质内部。
光纤由两部分构成：光纤芯和包层。
光纤芯是传输光信号的中心部分，一般由高纯度的玻璃或塑料制成。
包层则是用来反射光信号的辅助层，一般由折射率较低的材料制成。
光纤传输的过程如下：1.发光器：发光器将电信号转化为光信号，发射到光纤芯中。
2.光信号传输：光信号沿着光纤内部的纤芯进行传输，通过不断发生全反射而在光纤中保持传播。
3.接收器：光信号到达目的地后，通过接收器将光信号转化为电信号。
在光纤传输过程中，还存在着一些衰减和失真的现象，主要包括：1.光衰减：光信号在光纤中传播时会发生衰减，衰减主要由光纤本身的材料和结构等因素引起。
2.线性色散：不同频率的光信号在光纤中传输速度不同，导致信号畸变。
3.模式间色散：由于纤芯的不规则形状，不同传输模式的光信号传播速度不同，也会导致信号畸变。
为了克服这些问题，光纤传输系统中通常会采用增强技术，如：1.信号放大器：使用光放大器对衰减的光信号进行放大，使其能够更远距离传输。
2.色散补偿：通过在光纤中引入特定的材料和结构，减少线性和模式间色散，保持信号的准确传输。
光纤传输知识点总结
光纤传输知识点总结一、光纤传输的基本原理光纤传输的基本原理是利用光的全内反射特性进行信号的传输。
当光线进入光纤时，如果入射角小于临界角，光线就会被完全反射在光纤的内壁上，不会发生透射。
由于光的速度很快，因此通过光纤的传输速度也非常快。
在光纤传输过程中，光信号会在光纤中不断地进行全内反射，达到信息传输的目的。
二、光纤的特点1. 带宽大：由于光的波长较短，因此光纤的带宽远远大于传统的铜线传输。
2. 传输速度快：光的传输速度非常快，因此光纤传输的速度也非常快，是传统电信号传输的数倍甚至数十倍。
3. 抗干扰能力强：光信号在光纤中传输时，不会受到外界电磁干扰的影响，因此光纤传输的抗干扰能力非常强。
4. 传输距离远：由于光的传输损耗小，因此光纤传输可以实现更远距离的信号传输。
5. 体积小、重量轻：与传统的电缆相比，光纤具有较小的体积和重量，便于安装和维护。
三、光纤传输系统的结构光纤传输系统主要由光源、光纤、光接收器组成。
光源可以是激光、LED等发光器件，发出的光信号通过光纤传输到目标地点，然后被光接收器接收并转换成电信号。
在实际应用中，光纤传输系统通常还包括光纤放大器、光纤复用器、光纤解复用器等辅助设备，以及光纤连接器、光纤延长器等光纤配件。
四、光纤传输的应用1. 通讯领域：光纤传输在通讯领域得到了广泛的应用，包括电话通讯、数据传输、因特网接入等。
光纤传输的高速、大带宽特性，使其成为现代通讯系统的重要组成部分。
2. 电视信号传输：光纤传输可以实现高清晰度、高质量的电视信号传输，能够满足用户对高品质影视娱乐的需求。
3. 医疗领域：在医疗影像诊断和手术中，常常需要传输大量的影像数据。
光纤传输的高速、大带宽、抗干扰能力强的特性，使其成为医疗领域的首选传输介质。
4. 工业自动化：自动化生产线通常需要大量的传感器和执行器进行数据传输和控制，光纤传输可以满足这些设备的高速、抗干扰的需求。
5. 军事领域：光纤传输在军事通讯、雷达系统、导航系统等领域得到了广泛的应用，其高速、高可靠性的特性可以满足军事通讯的各种需求。
为什么光线可以通过光纤传输信息
为什么光线可以通过光纤传输信息光纤传输是一种基于光的通信技术，它利用了光线能够通过光纤传输信息的特性。
那么，为什么光线可以通过光纤传输信息呢？本文将从光的物理特性、光纤的构成以及光纤传输过程三个方面进行阐述。
一、光的物理特性光是一种电磁波，它的传播速度非常快，能够在真空中传播。
同时，光具有波粒二象性，既可以被看作粒子也可以被看作波动。
这使得光可以被用于传输信息，因为信息可以通过波动或者粒子的方式进行编码和解码。
二、光纤的构成光纤由芯部、包层和护套组成。
其中，芯部是用来传输光信号的地方，它由高折射率的材料制成。
包层则是用来包围芯部、提供光纤的光导功能，它的折射率相对较低。
护套则用来保护光纤不受外界环境的影响。
三、光纤传输过程光纤传输的过程可以简单分为发光、传输和接收三个阶段。
在发光阶段，光源产生的光束被输入到光纤的一端。
光线经过芯部的高折射率介质后，会发生全反射，并在光纤的内部进行反射。
这种全反射的现象使得光线得以一直沿着光纤传播，而不会发生明显的衰减。
在传输过程中，光信号沿着光纤的芯部进行传播。
由于光纤的结构，光线几乎完全被光纤的包层所限制，避免了光信号的泄漏。
而且，光的传播速度非常快，几乎接近光速，使得信息能够以极高的速度在光纤中传输。
最后，在接收端，接收器接收到传输过来的光信号，并将其转化为电信号。
通过解码和处理电信号，我们可以得到原始的信息。
整个传输过程基本上是无损的，光信号在传输过程中不受外界电磁干扰或信号衰减的影响。
总结起来，光线可以通过光纤传输信息的原因包括：光的物理特性使得它可以进行编码和解码，光纤的结构提供了光信号的光导功能，光纤内部发生的全反射保证了光信号的传输，而光的传播速度和稳定性使得信息可以以高速无损地在光纤中传输。
光纤传输技术已经广泛应用于通信系统、数据传输、医疗设备等领域。
其优势在于高速传输、大容量、低损耗、抗干扰等特点。
随着科技的不断进步，光纤传输技术将继续发展，并在未来的通信领域中发挥更为重要的作用。
光纤传输特性
4 光纤的损耗波谱曲线
dB/km
一般测试曲线
损 耗
瑞利散射 短 波 长 窗 口 紫外吸收
红外吸收 长波长口: ➢ 0.85um 约为 2.5dB/km ➢ 1.31um 约为 0.5dB/km ➢ 1.55um 约为 0.2dB/km
连接与耦合损耗： 轴偏
角度偏
弯曲损耗（宏弯损耗和微弯损耗）
单模光纤中的宏弯损耗：a)光纤中的模场分布 b)弯曲光纤中的模场分布
微弯损耗
宏弯损耗
❖ 弯曲损耗是光信息传输所受衰减的主要原因之一，它与光纤敷设的弯曲半径有关，最小弯曲半径 常作为光纤的一项参数给出。
❖ 弯曲半径应超出光纤包层直径的150倍；对短期应用，应超过包层直径的100倍。如果包层直径 为125μm的话，这两个数值分别19mm和13mm。
大多数已安装的光纤 低损耗 大色散分布 大有效面积 色散受限距离短
2.5Gb/s系统色度色散受限距离约600km 10Gb/s系统色度色散受限距离约34km G.652+DCF方案升级扩容成本高 结论: 不适用于10Gb/s以上速率传输，但可应用于 2.5Gb/s以下速率的DWDM。
G.653单模光纤（DSF）
其他损耗
❖ 主要是连接损耗和弯曲损耗和微弯损耗。 ❖ 连接损耗是由于进行光纤接续是端面不平整或光纤位置未对准等原因造成接头处出现损耗。其大
小与连接使用的工具和操作者技能有密切关系。 ❖ 弯曲损耗是由于光纤中部分传导模在弯曲部位成为辐射模而形成的损耗。它与弯曲半径成指数关
系，弯曲半径越大，弯曲损耗越小。 ❖ 微弯损耗是由于成缆时产生不均匀的侧压力，导致纤芯与包层的界面出现局部凹凸引起。
光纤特性及传输实验
光纤特性及传输实验光纤是一种能够将光信号传输的纤维材料，由于其具有高带宽、低衰减等优点，广泛应用于通信、医疗、工业等领域。
本文将介绍光纤的特性以及光纤传输实验。
首先，光纤具有以下几个重要特性：1. 高带宽：光纤的传输速度非常快，可以达到光速的70%以上，因此能够传输大量的数据。
2. 低衰减：光纤的衰减很小，一般在每公里0.2-0.5 dB以内，因此信号的传输损失较小，可以实现长距离的传输。
3. 抗干扰能力强：光纤的信号传输是通过光的全内反射实现的，不会受到电磁干扰的影响，因此具有较高的抗干扰能力。
4. 安全性高：光信号传输不会产生电磁辐射，不易被窃听，因此具有较高的安全性。
光纤传输实验是通过实际操作来验证光纤的传输性能和特性。
下面将介绍一种常见的光纤传输实验方法。
实验材料：1. 光纤：可以使用单模光纤或多模光纤，长度约为几十米至几百米。
2. 光源：可以使用激光器或LED作为光源。
3. 接收器：用于接收光信号的光电二极管或光电探测器。
4. 信号发生器：用于产生测试信号。
实验步骤：1. 将光纤的一端连接到光源，另一端连接到接收器。
2. 设置信号发生器的输出信号，并将信号输入到光源端。
3. 观察接收器的输出信号，并记录下来。
4. 改变光纤的长度、弯曲程度等条件，再次观察并记录输出信号。
5. 根据实验记录，分析光纤在不同条件下的传输性能。
实验结果分析：通过实验可以得到光纤在不同条件下的传输结果。
例如，当光纤长度增加时，输出信号的衰减程度会增加；当光纤弯曲程度增加时，输出信号的衰减程度也会增加。
这些结果验证了光纤的低衰减特性以及对弯曲的敏感性。
此外，实验还可以验证光纤的带宽特性。
可以通过改变信号发生器的频率，观察输出信号的变化。
当信号频率增加时，输出信号的衰减程度会增加，说明光纤的传输带宽有限。
总结：光纤具有高带宽、低衰减、抗干扰能力强和安全性高等特性，在实际应用中具有广泛的应用前景。
通过光纤传输实验，可以验证光纤的传输性能和特性，为光纤通信的设计和应用提供参考。
光纤传输特性实验实验报告
光纤传输特性实验实验报告实验报告：光纤传输特性实验一、实验目的1. 了解光纤传输的基本原理和特性；2. 掌握光纤传输信号损耗的测量方法；3. 了解光纤覆盖层的保护作用和光纤附加噪声。
二、实验仪器1. 光纤传输箱；2. 光纤光源；3. 光纤接收仪；4. 光纤带宽检测装置；5. 光源电源。
三、实验原理1. 光纤传输基本原理：光纤传输是利用光在纤维中的反射和折射来传输信息的一种方式。
光纤由纤芯、包层和裸露纤芯组成，光信号通过射入纤芯，然后沿着纤芯的光轴传播。
纤芯是光传输的核心，包层则用于保护光传输中的信号。
2. 光纤传输信号损耗的测量方法：光纤传输中的信号衰减主要包括衰减损耗和连接损耗。
衰减损耗是指光信号沿光纤传输中由于各种原因所导致的信号强度的损失。
连接损耗是指光纤之间的连接所带来的光信号损失。
测量光纤传输中的信号损耗常用的方法是利用光纤接收仪读取光源发出的光强度，然后与光源发出的光强度进行比较，计算信号损耗。
3. 光纤覆盖层的保护作用：光纤的包层主要用于保护光纤的传输信号，减少信号损耗。
光纤的包层一般由石英、聚合物等材料构成，具有较高的折射率，能够使光信号在纤芯中传播时发生全内反射。
同时，包层还能够阻止外界的干扰信号进入纤芯中。
4. 光纤附加噪声：光纤传输过程中，会产生一些附加噪声，如光源的热噪声、光纤中的射频噪声等。
这些噪声会对信号的传输质量产生影响。
因此，为了保证光纤传输信号的质量，需要对光纤信号进行接收时进行噪声的抑制。
四、实验步骤1. 打开光纤传输箱，接通光纤光源和接收仪的电源；2. 将纤芯连接器插入光纤光源的输出接口，将接收仪的接收端与纤芯接收端连接；3. 在光纤光源仪器上设置输出功率为一定的数值，如10mW；4. 使用光纤带宽检测装置测量光纤传输的带宽；5. 测量信号损耗，调整光源的输出功率，记录不同功率下的信号强度；6. 记录实验数据。
五、实验结果分析1. 光纤传输的信号损耗：根据实验数据计算出不同功率下信号的损耗率，并观察信号损耗与功率之间的关系；2. 光纤传输的带宽：根据光纤带宽检测装置的测量结果，计算出光纤的带宽范围；3. 光纤传输的附加噪声：观察实验数据中的噪声情况，并分析噪声对信号传输的影响。
光纤传输重要基础知识点
光纤传输重要基础知识点光纤传输是一种常见且广泛应用于通信领域的数据传输技术。
它利用光的物理特性，将信息以光信号的形式通过光纤传输，具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等优点。
下面将介绍一些光纤传输的重要基础知识点。
1. 光纤的结构和工作原理：光纤主要由纤芯、包层和包覆组成。
光信号通过纤芯的全内反射来传输。
纤芯的折射率高于包层，确保光信号沿纤芯内部传播而不会发生衰减。
包层的作用是保护纤芯，并通过降低折射率的差异减小信号的传播损耗。
2. 光纤的类型：常见的光纤类型包括单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）和多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）。
单模光纤适用于远距离传输，传输的光信号只有一个传播模式。
多模光纤适用于短距离传输，传输的光信号可以同时具备多个传播模式。
3. 光纤的衰减和色散：光信号在光纤中传输时会发生衰减和色散效应。
衰减是指光信号强度随传输距离增加而减弱，常用单位是分贝（dB）。
色散是指光信号在传输过程中不同波长的光信号到达终点的时间不同，导致信号畸变和距离限制。
为了减小衰减和色散带来的影响，可以采用光纤光放大器和补偿技术。
4. 光纤的连接和连接器：在光纤传输中，需要对光纤进行连接。
常用的光纤连接器包括FC（Fiber Connector）、SC（Subscriber Connector）和LC（Lucent Connector）等。
这些连接器可以实现光纤之间的精确对接，确保信号的传输质量。
5. 光纤网络的组成：光纤传输技术被广泛应用于构建各种类型的光纤网络。
光纤网络包括传输子系统、交换子系统和接入子系统。
传输子系统负责光信号的传输和放大，交换子系统实现光信号的转发和路由，接入子系统连接终端用户与光纤网络之间。
总的来说，光纤传输作为一种重要的数据传输技术，具有众多优点和广泛应用前景。
掌握光纤传输的基础知识，对于理解光纤通信原理、设计光纤网络以及解决光纤传输中的问题都具有重要意义。
光纤的特点
光纤的特点光纤是一种用来传输信息的技术，它具有独特的特性和优势。
在现代通信和网络领域，光纤已经成为一种广泛应用的传输媒介。
本文将详细介绍光纤的特点及其在通信和网络中的重要性。
一、高传输速度光纤具有高传输速度的主要特点。
相比传统的电信号传输方式，光纤能够以光速进行信息传输。
光速约为每秒30万公里，远远高于电信号的传输速度。
这意味着通过光纤传输的信息可以实现更快的传输速度，用户可以更快地接收到数据和信息。
二、大传输能力光纤的另一个重要特点是其具有大传输能力。
由于光纤内部采用光的传输，相比于传统的铜线传输方式，光纤能够提供更大的带宽。
带宽是指在单位时间内可以传输的数据量，而光纤的带宽远远高于铜线。
这意味着通过光纤传输的信息可以更高效地传递，并且能够满足大量数据的传输需求。
三、低损耗光纤的特点之一是其低损耗。
相对于铜线传输方式，光纤传输的信号几乎没有衰减。
在光纤内传输的光信号会在光纤的内壁上不断地反射，这样信号的衰减十分微小。
这使得光纤能够传输信号的距离更远，传输的质量更高。
四、抗干扰性强光纤的另一个重要特点是其抗干扰性强。
由于光纤内部采用光的传输，光信号不会受到外部电磁干扰的影响。
相比于铜线传输方式，光纤传输的信号更加稳定可靠，不容易受到外界因素的影响。
这使得光纤成为一种理想的传输媒介，尤其适用于在工业环境或电磁辐射强的地方进行信息传输。
五、安全性高光纤的特点之一是其安全性高。
由于光纤传输的是光信号而非电信号，光纤内部几乎没有电磁辐射。
这意味着光纤传输的信息可以在安全性要求较高的环境中使用，如军事通信和政府机构等。
此外，光纤的信息传输也不容易被窃听，提供了更高的信息安全性。
六、耐腐蚀和环保光纤的另一个特点是其耐腐蚀和环保性。
光纤主要由二氧化硅等无机材料制成，具有良好的抗腐蚀性能。
相比之下，传统的铜线容易受到氧化和腐蚀的影响。
此外，光纤的材料可回收再利用，不会产生污染，对环境保护具有较好的意义。
综上所述，光纤具有高传输速度、大传输能力、低损耗、抗干扰性强、安全性高、耐腐蚀和环保等特点。
光纤传输的基本知识
光纤传输的基本知识光纤传输方式同轴电缆由于线材本身特性的问题，使得传输距离受到限制，在充斥着电磁波的使用环境中，电磁波的干扰更使同轴电缆传输的效率降低，若安装地点位于多雷区，两端设备还会因雷击遭到破坏。
光纤传输具有同轴电缆无法比拟的优点而成为远距离视频传输的首选设备。
一、光纤传输的特点㈠传输损耗低损耗是传输介质的重要特性，它只决定了传输信号所需中继的距离。
光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点。
如使用62.5/125μm的多模光纤，850nm波长的衰减约为3.0dB/km、1300nm波长更低，约为1.0ddB/km。
如果使用9/25μm单模光纤，1300nm波长的衰减仅为0.4dB/km、1550nm波长衰减为0.3dB/km，所以一般的LD光源可传输15至20km。
目前已经出现传输100公里的产品。
㈡传输频带宽光纤的频宽可达1GHz以上。
一般图像的带宽为6MHz左右，所以用一芯光纤传输一个通道的图像绰绰有余。
光纤高频宽的好处不仅仅可以同时传输多通道图像，还可以传输语音、控制信号或接点信号，有的甚至可以用一芯光纤通过特殊的光纤被动元件达到双向传输功能。
㈢抗干扰性强光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤其是强电干扰。
同时由于光波受束于光纤之内，因此无辐射、对环境无污染，传送信号无泄露，保密性强。
㈣安全性能高光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤传输不像传统电路因短路或接触不良而产生火花，因此在易燃易爆场合下特别适用。
光纤无法像电缆一样进行窃听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此安全性更强。
㈤重量轻，机械性能好光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会因为芯数增加而成倍增长，而电缆的重量一般都与外径成正比。
二、光纤结构与传输机理光纤是光波传输的介质，是由介质材料构成的圆柱体，分为芯子和包层两部分。
光波沿芯子传播。
在实际工程应用中，光纤是指由预制棒拉制出纤丝经过简单被复后的纤芯，纤芯再经过被复，加强和防护，成为能够适应各种工程应用的光缆。
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式中，λ的单位为nm。
当λ=1273nm时，M2(λ)=0。式(2.52)第二项为波导色散，
其中δ=(n3-n2)/(n1-n3)，是W型单模光纤的结构参数，当δ=0时，
相应于常规单模光纤。含V项的近似经验公式为
Vd（ 2b)v0.08 0 5 .54 (2.8 93 V 4)2
d2 V
14
ห้องสมุดไป่ตู้
光纤传输特性和影响
➢ T(f)=10 lg|H(f3dB)/H(0)|=-3
(2.44b)
➢ 一般， 光纤不能按线性系统处理， 但如果系统
光源的频谱宽度Δωλ比信号的频谱宽度Δωs大得
多，光纤就可以近似为线性系统。
➢ 光纤传输系统通常满足这个条件。
11
光纤实际测试表明，输出光脉冲一般为高斯波形，设
Po(t)=h(t)=exp(
➢ 由于纤芯和包层的相对折射率差Δ<<1，即 n1≈n2，由式(2.28)可以得到基模HE11的传输常 数
➢ β=n2 k (1+bΔ)
(2.51)
➢ 参数b在0和1之间。由式(2.51)可以推导出单
位长度光纤的时间延迟
1 d
c dk
➢ 式中，c为光速，k=2π/λ，λ为光波长。
13
经简化，得到单位长度的单模光纤色散系数为
总色散系数 D ≈ Dm + Dw
DDmDw
1320
- 材料色散的影响一般大于波导色散： |Dm| > |Dw| - 波导色散系数通常为负值
15
光纤传输特性和影响
G.653 色散位移光纤：让损耗和色散最低点都在1550 nm
1550 nm
办法：材料色散不变，通过改变 折射率剖面形状来增大波 导色散，使零色散点往长 波长方向移动
所引起的脉冲展宽的均方根值。 8
➢ 如果光纤可以按线性系统处理，其输入光脉冲功率
Pi(t)和输出光脉冲功率Po(t)的一般关系为
Po(t)= h(tt)pi(t)dt
(2.42)
➢ 当输入光脉冲Pi(t)=δ(t)时，输出光脉冲Po(t)=h(t)， 式中δ(t)为δ函数，h(t)称为光纤冲击响应。
C () d d M 2 () n c 1 V d d 2 (b 2 V )( v 1 ) (2.52)
上式右边第一项为材料色散
M2()c
d2n2
d2
其值由实验确定。SiO2材料M2(λ)的近似经验公式为
M 2() 1 .2 3 1 1 0( 0 12 )p (7 /n s3m k)m )
10
➢ 一般，光纤频率响应|H(f)|随频率的增加而下降， 这表明输入信号的高频成分被光纤衰减了。
➢ 受这种影响，光纤起了低通滤波器的作用。
➢ 将归一化频率响应|H(f) / H(0)|下降一半或减小 3dB的频率定义为光纤3dB光带宽f3dB，由此得到
➢ |H(f3dB)/H(0)|= 1/2
(2.44a)或
色散的种类： ➢ 模式色散 ➢ 材料色散 ➢ 波导色散 ➢ 偏振模色散
2
3
光纤传输特性和影响
色散定义：物质对不同波长光表现出不同折射率大小 （n(λ)），从而使不同波长光具有不同传输速度！
自然光的色散
自然光色散：不同波长光经历的有效折射率不同折射角不同 空间光色散
4
5
光纤传输特性和影响
信号光处于纤芯的部分和处于包层的部分具有不同的传播速度。 由于光纤的纤芯与包层的折射率差很小，因此在交界面产生全 反射时，就可能有一部分光进入包层之内。这部分光在包层内 传输一定距离后，又可能回到纤芯中继续传输。
光纤传输特性和影响
产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散，损 耗和色散是光纤最重要的传输特性：
损耗限制系统的传输距离 色散则限制系统的传输容量
1
光纤传输特性和影响
➢ 1. 色散、 带宽和脉冲展宽 ➢ 色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，
由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一 种物理效应。 ➢ 光信号包含不同的频率、模式、偏振分量
1320
1550 nm
普通商用光纤
色散位移光纤
16
光纤传输特性和影响
在较大的范围内保持相近的色散值，适用于波分复用系统
普通商用光纤
色散平坦光纤
17
不同结构参数的C(λ)示于图2.13，图中曲线相应于零色散波 长在1.31μm的常规单模光纤，零色散波长移位到1.55μm的色散移 位光纤，和在1.3~1.6μm色散变化很小的色散平坦光纤，这些光 纤的结构见图2.2(c)和图2.3(a)。
单模光纤中传播模80%能量在纤芯 20%能量在包层
6
光纤传输特性和影响
10Gb/s非归零码(NRZ)经过普通单模光纤传输后的眼图 (D=17ps/nm/km)
叠加
0 km
60 km后
120 km后
180 km后 7 7
➢ 色散对光纤传输系统的影响，在时域和频域的 表示方法不同。
➢ 如果信号是模拟调制的，色散限制带宽 (Bandwith)；
t2 2
2
)
(2.45)
式中，σ为均方根(rms)脉冲宽度。
对式(2.45)进行傅里叶变换，代入式(2.44a)得到
exp（-2π2σ2f 23dB）=1/2 由式(2.46)得到3dB光带宽为
(2.46)
f3dB=
2ln2 1 187(MH)Z
2
(2.47a)
用高斯脉冲半极大全宽度(FWHM)Δτ= 2ln2=2.355σ， 代
➢ 如果信号是数字脉冲，色散产生脉冲展宽 (Pulse broadening)。 所以， 色散通常用3 dB 光带宽f3dB或脉冲展宽Δτ表示。
➢ 用脉冲展宽表示时， 光纤色散可以写成
Δτ=(Δτ2n+Δτ2m+Δτ2w)1/2
(2.41)
Δτn ——模式色散；
Δτm——材料色散；
Δτw ——波导色散
➢ 冲击响应h(t)的傅里叶(Fourier)变换为
H (f) h (t)ex p j2( f) td
t
(2.43)
9
输入脉冲
t
Pi(t)≈(t)
H1(f)＝1
1
输出脉冲
光纤
1/ e
1/2
2
0
f
f3dB
－3
t
Po(t)＝h(t)
H2( f )＝H( f )
1l0g H( f )/dB
图 2.11 光纤带宽和脉冲展宽的定义
入式(2.47a)得到
f3dB= 440(MHZ)
(2.47b)
式(2.47)脉冲宽度σ和Δτ是信号通过光纤产生的脉冲展宽，
单位为ns。
12
光纤传输特性和影响
➢ 色度色散 材料色散和波导色散总称为色度色 散(Chromatic Dispersion)，常简称为色散，它 是时间延迟随波长变化产生的结果。