光纤通信及其在电力系统中应

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光纤通信发展简史－光纤
利用光纤作为光的传输介质的研究工作经历了30年的时间。 1950年国外就有人开始了光在光纤中传输的理论研究。 1951年出现了用于医疗的光导纤维。但由于那时的光纤中
光的传输衰耗太大，故不能用于一定距离的光通讯。 1966年，英籍华人高锟博士揭示了制成衰耗低于20dB/km
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光纤的构造
常用的杂质有五氧化二磷（P2O5）和二氧化锗 （GeO2）。掺加此杂质的作用是提高纤芯的 电介强度和折射率。纤芯的直径2a一般在
5~50μm之间。包层也是掺加有少量杂质的高
纯度二氧化硅。包层所用的杂质为氟或硼，其
作用是降低包层的电介强度和折射率。包层的
直径2b一般为125μm。包层的外面涂敷一层很
80年代，光纤通讯进入大规模发展阶段。目前世界上光纤通 讯已被广泛应用，全世界光纤用量每年约6000~7000万km 。 国际上565Mbit/s的高速光纤通讯系统（可传送7680路双向电 话）已广泛应用，2.4Gbit/s超高速系统也将投入运行。
我国早在70年代初就开展了光纤通讯的研究，70年代末已经 能制造用于1.3 μm波长、衰耗为4dB/km的多模光纤，并能制 造0.85μ m波长的发光二极管和激光器。80年代初，研制成长 波长多模光纤、长波长激光器和PIN-FET光电检测组件，在 武汉建立了市内光纤线路。1991年，建成合肥至芜湖的 150km光纤线路。由此可见，我国光纤通讯的发展非常迅速， 在电力系统中也得到广泛应用。
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光纤通信发展简史－光接收器
光接收器件也是光纤通讯必不可少的重要组成部分。 随着光纤的发展，及时地研制成功适用于短波长的Si-
PIN管和Si-APD雪崩光电二极管及适用长波长的 InGaAs或InP的PIN管和APD管，还有Ge-APD管等。
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光纤通信的发展
1976年后，美国建成传输速率为44Mbit/s（每秒传送44M位数 字信号）、传输距离达到10km的商用光纤通讯线路。
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光纤的传光原理
光纤与光缆 ✓ 光纤的构造 ✓ 光缆的构造
光在光纤中的传播 ✓ 光的反射和折射 ✓ 光的全反射 ✓ 光在光纤中的传播
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光纤的构造
光纤横截面示意图。 光纤由纤芯、包层、 涂敷层和套塑四部分 组成。纤芯位于光纤 的中心，是光传输的 主要途径，其主要成 分是高纯度的二氧化 硅，其纯度要达到 99.9999%，其余成分 为掺入的杂质。
最新资料表明，全球的光纤使用量已经是10亿公里。
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电力系统光纤通信的发展
光纤通道
站内复接 站间直连
监控网络 过程层－数字化变电站
智能电网－数据通信－智能变电站
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光纤通信系统的构成
光端机 （发）
电端机 （发）
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光端机 （发）
电端机 （发）
光纤通信及其在电力系统中的 应用
徐刚
2009.10.1７ 成都
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主要内容
光纤通信基础知识
电力系统中光纤通信的应用
光纤通信常见问题分析和排查方法
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光纤通信基础知识
光纤传光的基本原理 光纤衰耗产生的基本原理 光纤通信系统的组成 电力系统常用光纤 电力系统常用光缆 电力系统常用光纤通信的部件
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光纤通信发展简史－光波
光波是波长极短的电磁波。因此，科学家 早已断定利用光波进行通讯在理论上是可 行的，也是人们长期以来梦寐以求的。光 波的频率在3×1014以上，用这样高频率的 波作为载波，可获得比现有通讯方式大万 倍的通讯容量，又不受一般的电磁干扰， 因而是一种理想的传输介质。但是如何使 光波沿着预定的通道长距离传输却是一个 极难的问题。只有当激光和光导纤维问世 之后，才使这一难题的解决成为可能
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光纤通信的特点
光纤通讯与其他通讯方式比较有很多优点，对应用 于电力系统而言，主要有以下几点。
通讯容量大： 随着电力系统保护、控制、远动技术 的发展，需要愈来愈大的通讯容量。微波通道的通 讯容量一般只有960路，而用光缆构成的光纤通道当 用0.85μm短波长时通讯容量可达1920路，当用 1.55μm长波长时通讯容量可达7680路。
光纤的可能性。而当时世界上最优良的光学玻璃衰耗在 1000dB/km左右。因而这个预见未被普遍相信和重视。只 有美国贝尔实验室主席Iam Ross和英国电信研究所（BTRL， BPO）的领导人对此极感兴趣，遂与美国康宁玻璃公司合 作研制。 1970年该公司的Maurer等人首先制成了衰耗为20dB/km的 光纤，取得了重大突破。高锟博士指出，降低玻璃内的过 渡金属杂质离子是降低光纤衰耗的主要途径。 沿此途径，在1974年光纤衰耗已降低到2dB/km。另外，玻 璃内的OH离子也是造成衰耗的重要因素。解决此问题后， 2021/3/7 1980年用于1.55μm波长的光纤5 衰耗值已降低到0.2dB/km
光纤通信发展简史－光源
实现光纤通讯的另一重要问题是光源。 60年代，光纤通讯中光源的研究主要应用波长为
0.85μm附近的近红外区。因此，当时主要研究 GaAlAs(镓铝砷)半导体激光器。当时制成的这种激光 器不能在室温下运用，寿命很短。 1970年Hayashi等人终于制成了能在室温下连续运行的 GaAlAs激光器（LD）。 1971年Burrus等人制成了GsAlAs发光二极管（LED）， 其寿命长、价格低廉，但频谱宽、速率低、功率小。 80年代制成了适用于1.3μm、1.55μm的InGaAsP(铟镓砷 磷)长波长激光器和发光管，现已得到广泛应用。
薄的环氧树脂或硅橡胶，其作用是增加光纤的 机械强度。涂敷层之外是用尼龙或聚乙烯作成
工作可靠： 载波通道受雷电和电力系统操作产生的 电磁干扰很大，信号衰耗受天气变化的影响很大， 有时甚至不能工作。微波通道受电磁干扰较小，但 在恶劣天气条件下信号衰落很大。光纤通道不受电 磁干扰，基本上不受天气变化的影响，因此工作可 靠性远高于载波和微波通道。这对于电力系统特别 重要。
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