光导纤维传输原理及特性

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1、第1章光导纤维传输原理及特性1.1概述（光纤光缆的结构）1.2光学基本理论1.3光纤光传输理论1.4光纤的特性参数1.5光缆的特性参数1.6光纤光缆性能测试技术11.1概述（光纤光缆的结构）1.1.1光纤定义:光纤是光导纤维的简称。狭义的说，光纤是一种约束光并传导光的多层同轴圆柱实体介质光波导，又称光介质传输线。作用:光纤的主要作用是传导光，将传输的光信号从一地如实地传到另一地，实现光信号的长距离异地传输。21.1概述（光纤光缆的结构）1.1.1光纤光纤典型结构：图1-1光纤典型结构31.1概述（光纤光缆的结构）1.1.1光纤裸光纤涂覆高分子材料的原因：（1）

2、裸光纤的主要成分为二氧化硅，它是一种脆性易碎材料，抗弯曲性能差，韧性差，为提高光纤的微弯性能，涂覆一层高分子涂层。41.1概述（光纤光缆的结构）1.1.1光纤裸光纤涂覆高分子材料的原因：（2）阻止水分子与Si—O键接触51.1概述（光纤光缆的结构）1.1.1光纤裸光纤涂覆高分子材料的原因：（3）裸光纤与空气中的水分子发生反应生成羟基，羟基是光纤固有吸收衰减的主要成因。为降低光纤的吸收衰减必须涂高分子材料阻止水份的侵入。61.1概述（光纤光缆的结构）1.1.1光纤裸光纤涂覆高分子材料的原因：（4）二氧化硅是一种脆性易碎材料，如将若干根这样的裸光纤集束成一捆，相互

3、间极易产生磨损，导致光纤表面损伤而影响光纤的传输性能。为防止这种损伤采取的有效措施就是在裸光纤表面涂一层高分子材料。71.1概述（光纤光缆的结构）1.1.1光纤光纤的基本结构：光纤的基本结构主要根据一次涂层与二次涂层的相对位置划分。通常有三种：紧套结构、松套结构、带状结构。图1-2光纤的三种基本结构81.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆定义:光缆是由若干根这样的光纤经一定方式绞合、成缆并外挤保护层构成的实用导光线缆制品。作用:光缆内的加强件及外保护层等附属材料的作用主要是保护光纤并提供承缆、敷设、储存、运输和使用要求的机械强度、防止潮气及水的侵入及环境、

4、化学的侵蚀和生物体啃咬等。91.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆光缆的基本组成：缆芯护套内护套铠装层外护层101.1概述（光纤光缆的结构）护套的类型有四种：（1）.金属护套（2）.橡塑护套（3）.组合护套（4）.特种护套111.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆光缆常用七种护套类型：（1）PE护套；（2）PVC护套；（3）铝/聚乙烯综合护套（LAP）；（4）皱纹钢带纵包护套；（5）LAP＋钢带绕包护套；（6）LAP＋钢带铠装护套；（7）LAP＋钢絲铠装护套。121.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆光缆的基本结构：按照光缆缆芯结构的不同可将光缆分

5、为四种：（1）层绞式光缆（2）骨架式光缆（3）中心管式光缆（4）带状式光缆131.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆（1）层绞式光缆141.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆（2）骨架式光缆151.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆（3）中心管式光缆161.1概述（光纤光缆的结构）1.1.2光缆（4）带状式光缆外护层金属加强件塑料绕包带带状光纤单元带状线光纤塑料171.2基本理论1.2．1光波的本质狭义地说，光是波长在380-780nm范围的可见光，但是，它又包含有红外线、紫外线，因此没有严格的界限。广义地讲，光是波长较电波短，频率较电波高的一种电

6、磁波的总称。目前通信用光波是在近红外波和可见的红光波段，工作波长在λ＝0.80～1.65μm之间，或者说通信用光波的频率更高f＝1014～1015Hz。181.2基本理论1.2.1光的波粒二象性光具有波粒二象性，即：波动性和粒子性。如上所述，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，但黑体辐射、光电效应则证明光具有粒子性，所以既可以将光看成是一种电磁波，又可以将光看成是由光子组成的粒子流。191.2基本理论1.2.1.1光的波动性201.2基本理论1.2.1.2．光的粒子性光是一种电磁波，用波动理论的观点可以正确地解释许多光学现象。但是像“光电效应”这种光学现象就不

7、能用波动理论去解释。为了正确地解释光电效应现象，1905年爱因斯坦提出了光子假说并得到证实：光是一种以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子，或称为光量子。如果电子或原子从一个较高的能级E2跃迁到一个低能级E1时，两个能级间将存在着一个能量差Eg=E2-E1,这个能量差将以量子的能量形式释放，一个量子的能量称为光子。像所有运动的粒子一样，光也可以产生压力和引起粒子旋转。所以光可以用粒子数来描述。光的能量集中在光子之中。光子具有一定的频率，单频率光称为单色光，单色光的最小单位是光子。211.2基本理论1.2.1.2．光的粒子性一个光子的能量可以用波尔能量方程描述：2

8、21.2基本理论1.2.1.2．光的粒