光学产品基础知识

三、光通信优越性-2
1、光通信主要优点
例：容量大 红光频率：=5×1014Hz，标准电话频带宽度：=4×103Hz
按频分复用，能容纳话路为：N=/=1.25×1011
光纤与电通信传输介质的特性比较：
传输介质 带 宽
衰减系数

（MHz） （dB/km）
对称电缆 6
B、由散射造成的损耗，是由光纤不均匀性所产生的 散射引起的，与吸收损耗相比，散射损耗不存在光热之间的能量转换。
C、由光纤弯曲造成的辐射损耗。
通光原理
七、基本光学参数-1
1、插入损耗：IL---Insertion Loss 2、回波损耗：RL---Return Loss
七、基本光学参数-2
射线
射线
10-8
10-6 10-4 10-2
紫外线 红外线 微波
1
102 波长(m)
无线电波
二、光通信工作波段-2
三、光通信优越性-1
1）尺寸小、重量轻、成本低，便于运输和敷设。 2）光纤不怕电磁干扰、防雷电；用于电力及铁道通信，交通。 3）光纤衰耗极低、传输距离长； 4）光纤具有极大的传输带宽，容量大，可适应各种业务要求。 5）光纤通信传输质量好、信号串扰小、保密性好。 6）耐化学腐蚀，适用于特殊环境。 7）原料资源丰富，节约有色金属。
光纤的色散有三种：材料色散、波导色散以及模间色散。材料色散 是由制造光纤材料的折射率n随波长λ 变化而产生的；波导色散则 是由于光纤结构尺寸a/λ 随波长λ 变化而产生的。材料色散和波导 色散是同一个模内不同波长的色散，而模间色散（存在于多模光纤 中）是同一波长不同模之间的色散。一般情况下，模间色散最大， 材料色散次之，波导色散最小。
OXC在网络中的基本用途
OXC在网络中的基本用途是进行自动的业务疏导，着眼点在 网络。其主要功能有： 1.提供以波长为基础的半永久的交叉连接功能； 2.对波长通道进行配置以实现对网络光纤资源的优化； 3.当网络出现故障时，迅速提供网络的重新配置； 4.根据业务量的变化优化网络； 5.尽量允许运营者自由使用各种信号格式(即尽量保持网
非零色散位移光纤 B4
AB AB
八、光纤简介-光纤分类2
八、光纤简介-光纤分类3
G652B:SMF28 G652C:SMF28e(无水峰光纤）
八、单模光纤结构
八、光纤制作---预制棒
八、光纤制作---拉丝
八、光纤通光原理1
八、光纤通光原理2
几何特性_多模光纤:
纤芯直径
(50/62.5) ±3.0 µm
场试验。 1983年 在我国，连接武汉三镇的8Mb/s系统的投入使用。 目前光通信的各项技术（光纤光缆、器件、系统）已非常成熟。光通信逐
步向系统高速化、网络化，光纤长波长化，光缆纤芯高密化，器件集成化 等方向发展。
向长波长化，集成化方向发展
有源器件---无源器件
不依靠外加电源（直流或交流）的 存在就能独立表现出其外特性的器 件就是无源器件。
七、基本光学参数-8 (Fiber
Dispersion)
七、基本光学参数-9
8、偏振模色散： PMD---Polarization Mode Dispersion
• 是指基模的两个正交偏振模在传输过程中，
• 由于纤内的残余应力等作用，而引起群时延差。随着光纤中继距离 的增长以及传输速率的提高，偏振模色散（PMD）显得日益重要了。
10、中心波长：Center Wavelength
11、串扰：Crosstalk
=XT
AX:Adjacent Channel XT
AX-:Left Channel XT
AX+:Right Channel XT
NX:Non-adjacent channel XT
TX:Total XT
12、截止波长：Stopband---Bandwidth@/ 20dB /
七、基本光学参数-7 (Fiber
Dispersion)
光纤的色散:Fiber Dispersion
光纤的色散，有时又称为色度色散，是指单位长度内基模的群时延 随波长的变化率。与通常所说的色散概念不同。描述色散的参数是 色散系数，它的单位是ps/km.nm，其中ps代表10-12秒。它是引起光 脉冲的波形产生失真、畸变，使光脉冲的宽度变宽（幅值也随之下 降）的主要原因。尤其是在大容量高速率的时候。
(三)按光纤的构成材料来分： 硅酸盐光纤/氟化物光纤/塑料光纤/液体光纤
纤 别 ITU
说明
IEC
小类
多模光纤 单模光纤
G651
G652
G653 G654 G655
阶跃型、梯度型
50/125、
A1a
62.5/125
A1b
非色散位移光纤 B11
1550nm低损耗光纤 B12
色散位移光纤
B2
截止波长位移光纤
光通信：是指以激光作为载体，以光纤作为 传输媒介的通信方式。它有传输性能优异， 传输带宽极大等特点
二、光通信工作波段-1
光通信所使用的范围在800~1600nm的近红外区内，具体
波长为850nm、1300nm、1310nm、1550nm。（另见光纤衰
减谱）
电磁波频谱图
可见光波
10-12
10-10
光放大器（EDFA）(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier )
调制器 驱动器
七、基本光学参数-0
损耗定义：• = -10lg（P0/Pi） (dB) 衰减产生的原因：
A、由吸收造成的损耗，吸收损耗时由于制造光纤的 材料不纯所引起的，这些杂质包括过渡金属（Cr、Cu、 Fe、Mn）离子和氢氧根离子（OH-）。
• PMD值：是一种统计随机规律的参数，它有两种定义：
• 用平均群时延差来表示，其单位为：ps/km
• 用两个偏振模的传输时间的均方根差来表示，其单位为；ps/√km
七、基本光学参数-10
9、工作波段： Operating Bandwidth @0.5dB / 1dB /
3dB
七、基本光学参数-11
Fiber Array
五、常见的光学无源器件-5
隔离器（Isolator)
只容许光单向传播
五、常见的光学无源器件-6
波分复用器（WDM-Wavelength Division Multiplexers）
WDC：Wavelength Dependent Coupler
五、常见光学无源器件-7 (AWG)
20(4MHz)
同轴电缆 400
19(60MHz)
微波波导 40~120
2
光纤光缆 >10000 0.2~3
中继距 敷设安装 接续
（km）
1~2 方便
方便
1.6 方便
较方便
10 特殊
特殊
>50 方便
特殊
四、光通信的发展
1966年 美籍华人高锟和Georgo.A.Hockham提出光纤通信概念。 1970年 美国康宁公司的马勒等人首先研制出衰耗为20dB/km的光纤。 1976年 发现光纤衰减的两个窗口：1310nm，1550nm。 1980年 1550窗口衰减降至0.20dB/km，接近理论值。 80年代初 多模光纤通信系统已经投入商用，单模光纤通信系统也进入了现
否则就称为有源器件。
五、常见的光学无源器件-1
1、跳线（Jumper cable) 单模：黄色 多模：桔色 通常为2m
五、常见的光学无源器件-2
2、耦合器（Coupler)（Splitter)
五、常见的光学无源器件-3
光分路器（Splitter）的结构
五、常见的光学无源器件-4 (Fiber Array)
光纤的成分(一般)
通信光纤的主要是由高纯度石英组成
光纤结构
光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯、
中间为低折射率硅玻璃包层、最外是加强用的树脂涂层
八、光纤简介
光纤的分类1:
(一)按纤芯折射率的分布来分:阶跃型光纤/梯度型光纤/环型光纤/W型光纤。
(二)按传导模式来分：
多模光纤/单模光纤/特种光纤
密集波分复用器DWDM(Dense WDM-Wavelength Division Multiplexers )
------光栅，薄膜，平面波导（AWG）
AWG 图片
五、的常见的光学无源器件-8 (Filter)
DOC Color Filter 图片
五、常见的光学无源器件-9
光交叉复用器：OXC---Optical cross connect 可调衰减器：VOA---Variable optical
光学基础知识
2007.4.30
大纲:
一、光通讯定义 二、光通讯工作波段 三、光通讯优越性 四、通讯的发展 五、常见的光无源器件 六、常见的光有源器件 七、基本光学参数 八、光纤简介 九、Connector 简介
一、光通信定义
通信:就是互通信息，相互传递信息。信息的 含义很广，声音是信息，图象是信息，数据 也是信息。
Loss
IL
WDL CH1
10.4
CH2
10.2
CH3
10
CH4
9.8
CH5
9.6 CH6
9.4
1260nm
Biblioteka Baidu1360nm
1460nm
1560nm
CH7
W av elen gt h
CH8
七、基本光学参数-6
PDL是光器件或系统在所有偏振状态下的最 大传输差值。它是光设备在所有偏振状态下 最大传输和最小传输的比率。
包层直径
125.0±1.0 µm
纤芯不圆度
6%
包层不圆度
1%
芯径/包层不圆度
6%
涂层直径
245 ±10 µm
几何特性_单模光纤
芯径不圆度 包层直径 包层不圆度 模场同心度偏差 涂层直径 涂层不圆度 涂层/包层同心度偏差
IL测量
七、基本光学参数-3
RL测量
七、基本光学参数-4
3、方向性：DIR---Directivity 4、过盈损耗：EL---Excess Loss
七、基本光学参数-5
5、损耗一致性：IL Uniformity:ILmax-ILmin
6、波长依存损耗：WDL:Wavelength Dependent
PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT）的 最大传输和最小传输。
七、基本光学参数-6
7、温度依存损耗 TDL:Temperature Dependent Loss TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
络的透明)。
五、常见的光学无源器件-10
其他重要的光无源器件 (1)光开关 switch(按工作原理分为:机械式
(LB);磁光式(CL),电光式等等) (2)光环行器circulator.
六、常见光有源器件
光源: LED-------Light-emitting Diode、 LASER Diode---Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation TOSA，ROSA，PD
attenuator
OXC 图片
OXC 图片
何为OXC?
---路由器
OXC是一种兼有复用、配线、保护/恢复、监控 和网管的多功能OTN传输设备，对于一般传输网络 而言，OXC并不是一种必须的网元，其必要性和重 要性取决于网络规模、规划者的保护/恢复策略和对 网络可靠性的要求等各方面因素。但从整个传输网 络看，为了提供网络必须的灵活配置能力和以较小 的冗余代价(含线路和设备)具备必要的保护/恢复功 能，则必须在网络中配置OXC设备，而且一旦在网 络中采用了OXC设备，其在网络中必然处于中心地 位，成为最核心的网元。
40dB
Ripple
Coherent Total XT
Total Channel Crosstalk,TX 示意 图
八、光纤简介
光纤的定义
光纤是光导纤维(OF：OpticalFiber)的简称，在光通信系统中常常将 Optical Fiber(光纤)又简化为Fiber。光纤实际是指由透明材料作成的纤芯和 在它周围采用比纤芯的折射率稍低的材料作成的包层所被覆，并将射入纤芯的 光信号，经包层界面反射，使光信号在纤芯中传播前进的媒体。