光纤通信基础

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1、光纤通信基础课程目标华为技术一﹑光纤通信概论二﹑光纤与光缆三﹑光发送与光接收光纤通信概论l光纤通信概念光纤通信以光作为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信之目的。数字光纤通信系统的基本组成：光发送机﹑光接收机﹑光纤光纤通信概论华为技术l典型的数字光纤通信系统方框图光发送机光纤中继器光纤光接收机发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转电端机（模/换后的数字信号去调制发送机电端机（模/数）中的光源器件LD，输出发出携数）带信息的光波。光波经光纤传输后到达接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送模拟信号模拟信号给电端机，而电端机再

2、进行数/模拟信号模转换，恢复成原来的信息。光纤通信概论l携带信息的光波：数字信号为"1"时，光源器件发送一个"传号"光脉冲；当数字信号为"0"时，光源器件发送一个"空号"（不发光）。光纤通信优点l通信容量大一根光纤同时传输24万个话路，比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍。波分复用技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，通信容量近乎无限。l中继距离长光纤具有极低的衰耗系数。目前商用化石英光纤已达0.19dB/km以下，配以适当的光发送与光接收设备，中继距离达数百公里以上，特别适用于长途一、二级干线通信。光纤通信优点l保密性能好，

3、抗干扰能力强由于光的频率极高，远高于一般的电磁波的频率，而且光波在光纤中传输时只在其芯区进行，不存在传统的电磁波辐射，因此其保密性能极好，同时也不怕外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强。l便于施工和维护体积小、重量轻。光缆的敷设方式方便灵活。既可以直埋、架空，双可能通过管道和水底敷设。光纤与光缆l光纤的构造光纤呈圆柱形，由纤芯、包层与涂层三大部分组成，如下图：光纤与光缆l光纤的构造纤芯主要采用高纯度的SiO2二氧化硅，并掺有少量的掺杂剂，提高纤芯的光折射率n1；包层也是高纯度的二氧化硅，也掺杂一些掺杂剂，主要是降低包层的光折射率n2；涂层采用丙烯酸酯、硅

4、橡胶、尼龙，增加机械强度和可弯曲性。光缆是多根光纤放在放在一个松套管内，内冲石油膏和钢丝形成的。海底光缆内还有电源线，主要为中继站的放大器等提供电源。光纤与光缆l光纤的导光原理光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导。我们从几何光学的角度来简单讨论光纤的导光原理。l全反射原理光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示：光纤与光缆l全反射原理光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示：折射光包层n23纤芯n112反射光入射光光的反射与折射光纤与光缆l全反射

5、原理当n2/n1的比值增大到一定程度，则会使折射角≥90度，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过，或者重返回到纤芯中进行传播，这种现象叫做光的全反射现象。不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。光纤与光缆l全反射现象n23折射光n11入射光光的全反射现象光纤与光缆l光在光纤中的传播光在光纤中以“Z”形轨迹传播及沿纤芯与包层的分界面掠过n2n1光纤与光缆l光纤的工作波长（工作窗口）光线路信号在光纤上传送的波长：850nm、1310nm、1550nm

6、。850nm窗口只用于多模传输1310nm和1550nm窗口用于单模传输。光纤与光缆l光通道参数：衰减、色散光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减的双重影响。l衰减使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降。1310nm窗口每公里衰减：0.4dB/km1550nm窗口每公里衰减：0.25dB/kml色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰，降低信号质量。光纤与光缆l光纤的类型lG.652光纤：在1310nm波长窗口色散性能最佳，是目前应用最广泛的光纤。在1310nm处，色散小，衰耗大；在1550nm处，色散大，衰耗小；lG.653光

7、纤：在1550nm波长，衰耗和色散皆为最小值，可实现大容量长距离传输。因出现四波混频效应(FWM),限制了它在WDM（波分复用）方面的应用。光纤与光缆l光纤的类型lG.654光纤：1550nm损耗最小光纤，主要用于长再生中继距离的海底光缆。lG.655光纤：克服了G.652光纤在1550nm处色散受限和G.653光纤在1550nm处出现四波混频效应的缺陷，适用于WDM系统。光纤与光缆l光缆简介光缆为光纤提供可靠的机械保护，使之适应外部使用环境，并确保在敷设与使用中光缆的光纤具有可靠的传输性能。l光缆特性：光缆虽有一定的强度和抗张力，但经不起过大的侧压

8、力与拉伸力。光缆在短期内可接触水，当时间过长会增加光纤的衰耗。l光缆分类：架空光缆、直埋式光缆、铠装光缆、海