光纤通信基础原理-培训材料.ppt

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1、光纤通信基础原理华南分院-广电项目组培训资料2013.1目录一.光纤通信概述二.光纤光缆三.光纤通信器件四.光纤通信系统光纤通信基本概念光纤是光导纤维的简称，光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的一种通信方式。光波波谱光波波长范围为300～6×10-3μm，分为：红外线、可见光、紫外线。光纤通信的波长在1.8～0.8μm，属红外波段。X射线Γ射线无线电波红外线可见光紫外线300μm0.76μm0.39μm6×10-3μm光纤通信系统模型光纤通信的优点传输频带宽，通信容量大理论上，一对光纤可传10亿路电话或10万路

2、电视。由于光纤制造技术和电子器件的限制，现一对光纤可传数十万路电话或数千路电视。光纤传输损耗低，中继距离长目前，中继距离超过300km。抗干扰能力强光纤是绝缘体，不怕雷电和高压。光纤传输的频率高于各种干扰源频率。光纤通信的优点保密性好光波只在光纤中传输，不会跑到光纤之外。节省大量有色金属光纤的材料——SiO2取之不尽，用之不竭。按现在的开采速度，世界上的铜矿只能再开采50年左右。光纤体积小，重量轻光缆截面积为12mm，18芯同轴电缆的为65mm。光缆重量为90g/m，18芯同轴电缆的为11㎏/m。光纤的结构通常光纤由

3、纤芯、包层、一次涂敷层和套层共四层组成。光纤的结构未经和套塑的光纤称裸光纤，外径为125μm。纤芯折射率稍大于包层折射率，以保证光纤在纤芯中传播。纤芯的折射率一般是l.463～l.467,包层的折射率是1.45～l.46左右。光纤的种类按制造光纤所用材料分：石英系光纤多组分玻璃光纤塑料包层石英系光纤全塑料光纤氟化物光纤按光纤传输模式数分：多模光纤单模光纤光纤的种类按光纤折射率分布形状分：阶跃型光纤渐变型光纤三角形折射率分布光纤W型折射率分布光纤按光纤的工作波长分：短波长光纤长波长光纤超长波长光纤光纤的损耗特性光纤的损

4、耗特性是光纤的传输特性之一。损耗大小在很大程度上决定着光中继距离的长短。光纤损耗大致可分为光纤具有的固有损耗以及光纤制成后由使用条件造成的附加损耗。损耗种类散射损耗吸收损耗微弯损耗附加损耗弯曲损耗接续损耗光纤损耗固有损耗光纤的色散特性光纤的色散特性是光纤的又一传输特性。色散大小直接影响通信容量的增减和通信距离的远近。色散是指光纤所传输的信号波形畸变的一种物理现象。表现为光脉冲宽度被展宽。色散种类模式色散：不同模式，其传输路径不同，到达终点时间也不同，从而引起光脉冲展宽。材料色散：由于光源发出的光具有一定的波谱宽度，而

5、石英玻璃的折射率随光波频率变化，引起模内各信号的传输速率不同而产生的色散。波导色散（结构色散）：由于波导效应引起模内频率高或波长短的光信号进入包层，而包层折射率小于纤芯折射率，导致模内各信号的传输速率不同而产生的色散。光纤的工作窗口三个低损耗窗口：0.85μm、1.31μm和1.55μm。一般的二氧化硅光纤的零色散波长在1.31μm左右，而损耗最小点在1.55μm波长附近。实用光纤类型常规单模光纤常规单模光纤是80年代初期成熟并实用化的一种光纤，即G.652光纤，其零色散波长在1.31μm附近，典型损耗为0.33dB

6、/km。色散位移光纤（DSF）要利用1.55μm的低损耗窗口，需改变单模光纤设计，将零色散波长从1.31μm移到1.55μm，形成色散位移光纤，即G.653光纤。我国于1991年研制出G.653色散位移光纤，最小衰减达0.22dB/km。实用光纤类型非零色散光纤非零色散光纤，即G.655光纤，有的也称为真波光纤。它是在单模光纤中引入一个小的控制色散，抑制四波混频，即将零色散点移到光纤放大器的工作波段以外。试验证明，小的色散有利于增加波分复用每个信道的容量和信道数量，实现超大容量的密集波分复用。实用光纤类型色散补偿光纤

7、色散补偿光纤在1.55μm窗口有很大的负色散。在原G.652光纤线路中加入一段色散补偿光纤，用其长度来控制色散补偿量的大小，以抵消原G.652光纤在1.55μm处的正色散，使整个线路在1.55μm处的总色散为零。一般说来，25mDCF可补偿1kmG.652光纤的色散。光纤的测量光纤损耗的测量切断法：沿光纤长度分别测两点的光功率。背向散射法：在光纤始端数值孔径以内，测量反射回来的瑞利散射光的一种非破坏性的光纤损耗测量法。光纤带宽的测量时域法：从光纤的一端注入一串窄脉冲，从其另一端测出脉冲的展宽值，从而得到光纤的基带响应

8、，即带宽。估算法：B=0.44/√(t22-t12)频域法：在光纤输入端送入正弦光信号，在不改变光信号幅度的条件下，只改变正弦频率，然后在光纤输出端，由选频电平表读取经检测器变换出来的电信号幅值，得到幅频特性曲线。幅频特性的最大值下降6dB即为光纤带宽。光缆对光缆设计的基本要求：机械性能良好成缆时光纤传输特性要保持良好不同环境及使用场合下，光缆