《现代通信技术课件》第六章 光纤通信.ppt

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1、第6章光纤通信本章内容l光纤通信概述l光纤与光缆l光纤通信系统光纤通信指利用光导纤维(简称光纤)传输光波信号的一种通信方式。电磁波：长波、中波、微波、¤、红外线、可见光、紫外线。使用光(激光器)信号，使用光缆作为传输介质。波长是0.8～1.8μm衰减的单位dB(分贝)：描述功率相对比值的单位dB=10log10(Pin/Pout)Pout：输出功率Pin：输入功率6.1光纤通信概述发展史光电话：1880年贝尔(通信距离213m)光源：激光器梅曼(1960)美国贝尔公司(1970)半导体激光器传光介质：光纤高锟(1966)美国康宁公司(1970)低损耗光纤工作波长0.85μm、1.31μm和

2、1.55μm光纤通信特点1、通信容量大光载波频率在1014～1015Hz一根仅有头发丝粗细的光纤：理论可以1000亿个话路实际24万2、传输衰减小，中继距离长20dB/km，即可实现通信目前损耗0.2dB/km中继距离重量(8根/km)电缆1.5km4吨光缆>100km60kg3、保密性能好光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，因此其保密性能极好。4、体积小、重量轻、便于施工维护光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。5、抗电磁干扰，传输质量好不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀，可挠性强（弯曲半径大于25厘米时其性能不受影响）等。6、原材料来源丰富

3、，潜在价格低廉制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅,在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的。因此其潜在价格是十分低廉的。二氧化硅组成的矿物,半透明或不透明的晶体,一般乳白色,质地坚硬6.2光纤与光缆1.光纤的结构石英玻璃、塑料或晶体纤芯(折射率大)和包层全反射光纤直径纤芯(Core)62.5mm125mm包层(Clad)Core8mm125mmClad85μm多模单模人的头发光纤的分类按工作波长：短波长(850nm)和长波长(1310nm、1550nm)按传输模式：多模光纤和单模光纤多模光纤中光信号通过多个通路传播，距离较短。单模光纤的纤芯较细，使光线能够直接发射到中心。建议距离较长时采用

4、。按折射率分布：阶跃(突变)型(SI)、渐变(梯度)型(GI)和W型按材料：石英光纤、塑料光纤等塑料光纤POF聚合物光纤(POF,PolymerOpticalFiber)目前，制作POF主要的材料有两类：一类是聚甲基丙烯酸甲脂聚合物（PolymerPolymethylmethacrylate）；另一类是全氟树脂(Perfluorinated)缺点：损耗低每公里损耗值约为数百分贝ITU-T建议的光纤分类G.651光纤：计算机局域网或接入网G.652光纤：应用最广的单模光纤G.653光纤：较少采用G.654光纤：弯曲性能好G.655光纤：适用于高速、大容量、高密集波分复用系统2.光缆按芯数分为

5、单芯、双芯、多芯按结构分为层绞式、骨架式、带状等按敷设场合分为架空、直埋、管道、移动、室内、水下、海底等按用途分为通信用光缆和非通信用光缆加强元件加强元件加强元件加强元件加强元件光纤光纤第一条海底光缆空中光缆3、光的导光原理光是直线传播的，但当光线照射到某一物质上时便会发生折射和反射。光传播的基本知识光从真空射入介质发生折射时，入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率[1]”，简称“折射率”。它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。n=sini/sinr=c/v由于光在真空中传播的速度最大，故其他媒质的折射率都大于1。水1.33水晶1.55金刚石2.42玻璃按成分不同而为1

6、.5～1.9空气20℃、760毫米汞高折射率为1.00027全反射n1n2n1>n2n1n2临界角900临界角n1n2全反射入射角=反射角θ1θ2产生全反射的条件：n1>n290º>θ>临界角1.光从空气中斜射入玻璃中时,折射光线向法线方向偏折.(填“靠近”或“远离”)空气玻璃靠近2.一束光线斜射到一块玻璃三棱镜上(如下图),画出光折射的情况.光所以能在光纤中传输，主要是纤芯和包层的共同作用。4、突变型(突变型)光纤突变型光纤(StepIndexFiber,SIF)突变型(阶跃型)：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的；即：整个纤芯的折射率是均匀的；阶跃型光纤性能参数相对折射指数差：数值孔

7、径(NA)：θ接收锥数值孔径(NA)数值孔径是表征光纤端面接收光的能力，其取值的大小要兼顾光纤接收光的能力和对模式色散的影响。CCITT建议多模光纤的NA取值范围为0.18～0.23其对应的光纤端面接收角θc=10°～13°。渐变型光纤(GradedIndexFiber,GIF)：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播；即：纤芯折射率逐渐减小；反射角逐渐增大所谓“模”是指以一定角速度进入光纤的