浙江传媒学院第二章光纤上课新版ppt课件.ppt

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1、2.1光纤结构和类型2.2光纤传输原理2.3光纤传输特性2.4光纤的制造工艺2.5光缆第2章光纤和光缆返回主目录第2章光纤和光缆2.1光纤结构和类型纤芯：光能量传输的通道。包层：为光的传输提供反射面和光隔离以及机械保护作用。涂覆层：保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。一般为硅橡胶材料或聚丙乙烯。图2.1光纤的外型n1>n2设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，传输的必要条件是n1>n2光纤分类1．按光纤的制造材料不同分类根据制造材料不同，可分为石英光纤和塑料光纤。目前通信用的光纤主要是石英系光纤，成分是高纯度石英玻璃。2、按光纤的折射率分布不同分类根据折射率分布不同，光纤可分为阶跃型

2、光纤和渐变型光纤。光纤分类3、按光纤传播模式分类模式：光纤可以看成是导引电磁能量沿光纤长度方向传播的光波导，被导电磁波称为导波模式。多模光纤(MMF)单模光纤(SMF)。多模光纤:当纤芯远大于光波波长（约1um）时，传输会存在多个传输模式，光纤称为多模光纤。4、按工作波长分类根据工作波长不同，可分为短波长光纤和长波长光纤。5．按照ITU-T建议分类为了使光纤具有统一的国际标准，国际电信联盟——电信标准化机构(ITU-T)制定了统一的光纤标准(G标准)。按照ITU-T关于光纤的建议，可以将光纤分为G.651光纤(多模渐变型光纤)、G.652光纤(标准单模光纤)、G.653光纤(色散位移光纤

3、)、G.654光纤(衰减最小光纤)、G.655光纤(非零色散光纤)等。三种基本类型突变型多模光纤（多模阶跃折射率光纤）渐变型多模光纤（多模渐变射率光纤）单模光纤纤芯直径2a=50~80μm，光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。带宽只有10~20MHz·km，一般用于小容量（8Mb/s以下）短距离（几km以内）系统。在纤芯中心折射率最大为n1，沿径向r向外围逐渐变小，直到包层变为n2。这种光纤一般纤芯直径2a为50μm，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。渐变型多模光纤的带宽可达1~2GHz·km，适用于中等容量（34~140Mb/s）中等距离（10

4、~20km）系统。折射率分布和阶跃型光纤相似，纤芯直径只有8~10μm，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只能传输一个模式（只传输主模），所以称为单模光纤，其信号畸变很小。相对于单模光纤而言，阶跃型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数百个模式，所以称为多模光纤。渐变型多模光纤和单模光纤，包层外径2b都选用125μm。特种单模光纤最有用的若干典型特种单模光纤的横截面结构和折射率分布下图所示：(a)双包层；(b)三角芯；(c)椭圆芯双包层光纤:色散平坦光纤（DFF）适用于波分复用系统，这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。色散移位光纤（DSF）超大容量超长距离系统。

5、使用于密集波分复用和孤子传输的长距离系统。三角芯光纤:改进的色散移位光纤椭圆芯光纤:双折射光纤或偏振保持光纤。提高接收灵敏度，增加传输距离。公司名称1998年1999年2000年2001年1998年－2001年中国光纤生产企业生产概况（单位为万公里）武汉长飞90180200410制棒能力于2001年底达到千万公里，是国内仅有这一家可以生产G.655光纤的厂家，具有大规模生产多模和单模光纤的能力。上海朗讯120170200240进口预制棒生产单模光纤华新藤仓104580120进口预制棒生产单模光纤特发信息6253540进口预制棒生产单模光纤富通昭和0155080进口预制棒生产单模光纤成都中

6、住4103070进口预制棒生产单模光纤南京特恩驰53020进口预制棒生产单模光纤西古3435少量制棒生产单模光纤其他2020--合计2334536031005自行研制预制棒拉丝能力约为46%2.2光纤传输原理描述光纤传输原理有两种方法：（1）几何光学射线法（适用于多模光纤）几何光学的方法比较直观，容易理解，但不十分严格。（2）波动理论分析法（适用于单模光纤）比较抽象，数学推导和演算复杂。1、均匀平面波在两理想介质交界面的反射和折射介质n2光疏介质n1光密n法线方向折射率n1>n2θ1θ3θ2（1）反射定律（在同一介质偏折射）θ1=θ3入射角等于反射角（2）折射定律（3）全反射当　　　　

7、时只有反射光线，没有折射光线，称为全反射现象。θc2.2.1几何光学方法分析光束在光纤中传播的空间分布和时间分布。如果纤芯的折射率n1=1.48，包层的折射率n2=1,46，在什么条件下光可以保持在纤芯中？例题：阶跃型多模光纤导光原理图设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1，纤芯中心轴线与z轴一致。阶跃型多模光纤导光原理由此可见，只有在半锥角为θi≤θmax的圆锥内入射的光束才能在光纤中传播。参数：数值孔径NA来