光纤通信第2章光纤与光缆.pptx

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1、第二章光纤与光缆115:28:09内容2.1光纤的结构与类型(1)光纤的结构(2)光纤的类型2.2光纤的射线理论分析(1)基本光学定义和定律(2)光纤中光的传播(3)光纤中的模式传输(4)多模光纤与单模光纤2.3均匀光纤的波动理论分析(1)平面波在理想介质中的传播(2)阶跃光纤的波动理论2.4光缆(1)光缆的典型结构(2)光缆的种类与型号2.5小结215:28:092.1光纤的结构与类型315:28:092.1光纤的结构与类型2.1.1光纤的结构光纤是用来导光的透明介质纤维。一般可以分为三部分：折射率较高的纤芯、折射率较低的包层和外面的涂覆层。4纤芯和包层一起造成一种光波导效应，使大部分的光

2、信号被束缚在纤芯中传输15:28:09涂覆层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤，可增加光纤的柔韧性，可被染成各种颜色，涂覆层又分为一次涂覆层和二次涂覆层2.1光纤的结构与类型5光纤实物15:28:092.1光纤的结构与类型615:28:09预制棒预制棒加热炉参数测量加涂覆层2.1光纤的结构与类型光纤的类型按光纤截面上折射率分布按传输模式的数量按光纤的工作波长按ITU-T建议分类阶跃型光纤渐变型光纤多模光纤单模光纤短波长长波长超长波长G.651(渐变型多模)G.652(常规单模)G.653(色散位移)G.654(截止波长)G.655(非零色散位移)按套塑及材料分类72.1.2光纤的类型1

3、5:28:092.1光纤的结构与类型（1）按光纤截面上折射率分布分类分为阶跃型光纤(Step-IndexFiber)和渐变型光纤(Graded-IndexFiber)阶跃型光纤的折射率表达式为：渐变型光纤的折射率表达式为：815:28:092.1光纤的结构与类型（2）按传输模式(传导模)的数量分类分为：单模光纤(SingleModeFiber)多模光纤(Multi-ModeFiber)在一定的工作波长上，有多个模式在光纤中传输时，这种光纤为多模光纤。915:28:092.1光纤的结构与类型光纤类型纤芯直径(微米)包层直径(微米)相对折射率差(%)传输带宽(Mhz·km)接续和成本阶跃型多模光

4、纤501251~3较大(<200)接续较易成本费最小渐变型多模光纤501251~3大(200~3000)接续较易成本费最大阶跃型单模光纤<101250.1~0.5很大(>3000)接续较难成本费较小10目前通信上使用的是石英光纤实用的三种石英光纤的主要特点如下表所示。15:28:092.1光纤的结构与类型（3）按光纤的工作波长分类分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。1115:28:09光纤种类应用短波长光纤0.7-0.9短距离、小容量长波长光纤1.1-1.6长距离、大容量超长波长光纤>2非石英光纤、损耗低、发展方向2.1光纤的结构与类型（4）按ITU-T建议分类1215:28:09IT

5、U-T建议名称特点G.651渐变型多模光纤较大芯径和数值孔径，利于与光源耦合；传输带宽小G.652常规单模光纤G.653色散位移单模光纤G.654截止波长位移单模光纤G.655非零色散位移单模光纤长途链路应用。1530-1565nm波长范围内色散大于0G.656宽带光传送用的非零色散光纤扩展WDM用的低色散光纤G.657接入网用的弯曲损耗不敏感单模光纤宽带接入网应用的单模光纤2.1光纤的结构与类型（5）按套塑(二次涂覆层)可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。光纤能在套管中活动的叫松套光纤，否则叫紧套光纤。（6）按照制造材料的不同，可将光纤分为石英光纤、塑料光纤和氧化物光纤等。1315:28:0

6、92.2光纤的射线理论分析1415:28:092.2光纤的射线理论分析目的含义1515:28:09用于解决光源与光纤的耦合，以及一根光纤与另一根光纤之间的耦合。如果认为光波能量集中在一条极细的通道中传播，则可以对大量的光现象(尤其是那些与透镜有关的现象)做出令人信服的解释。这种极细的传播通道称为射线或者光线。由于射线用于描述光的几何效应，所以光的射线理论又称为几何光学。2.2光纤的射线理论分析适用范围1615:28:09适用于光波长远远小于光波导尺寸的多模光纤。不适用于单模光纤的传输原理分析，对于复杂的问题，射线光学只能给出较粗糙的概念。2.2光纤的射线理论分析2.2.1基本光学定义和定律1

7、7光的射线理论的简单规则：15:28:09射线在媒质中的传播速度2.2光纤的射线理论分析2.2.1基本光学定义和定律18光的射线理论的简单规则：15:28:09射线在均匀媒质中沿直线路径传播除非媒质的折射率发生变化，射线才会偏斜2.2光纤的射线理论分析2.2.1基本光学定义和定律19光纤导光原理：15:28:09全反射2.2光纤的射线理论分析2.2.1基本光学定义和定律2015:28:092.2光纤的射线理论