《光纤通信第二章》PPT课件

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1、光纤传输原理及传输特性光纤通信技术第二章光源调制器驱动电路放大器光电二极管判决器光纤光纤中继器光纤光纤通信系统的基本要求是能将任何信息无失真地从发送端传送到用户端，这首先要求作为传输媒质的光纤应具有均匀、透明的理想传输特性，任何信号均能以相同速度无损无畸变地传输。但实际光纤通信系统中所用的光纤都存在损耗和色散，当信号强度较高时还存在非线性。？在实际系统中，光信号到底如何传输？其传输特性、传输能力究竟如何？——本章讨论的要点。引言1光纤与光缆的结构和类型2光纤的传输原理3光纤传输特性第二章光纤传输理论及传输特

2、性1光纤与光缆的结构和类型60年代，光纤损耗超过1000dB/km1970年出现突破，光纤损耗降低到约20dB/km(1m附近波长区)1979年，光纤损耗又降到0.2dB/km(在1.55m处)－－低损耗光纤的问世导致了光波技术领域的革命，开创了光纤通信的时代。1.1光纤的结构光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的工艺拉制而成。光纤中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层特点：ncore>nclad光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并在光纤中传递下去。芯包层树脂被覆层

3、近四十年的努力寻找合适的光纤，实用化的光损耗为20dB/km(99.5%/m)；60年代研究，70年代突破，2000年0.2dB/km(99.995%/m);新的实用化光纤不断涌现1.2光纤型号ITU-T规定的光纤型号：G.651多模光纤G.652常规单模光纤G.653色散位移光纤G.654波长1550nm处损耗最低光纤G.655非零色散位移光纤1.2光纤类型光纤种类很多，这里只讨论作为信息传输波导用的由高纯度石英（SiO2）制成的光纤。实用光纤主要有三种基本类型，突变型多模光纤（Step-IndexFib

4、er,SIF）渐变型多模光纤（Graded-IndexFiber,GIF）单模光纤（Single-ModeFiber,SMF）相对于单模光纤而言，突变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，所以称为多模光纤图2.2三种基本类型的光纤(a)突变型多模光纤；(b)渐变型多模光纤；（c）单模光纤图2.3典型特种单模光纤(a)双包层；(b)三角芯；(c)椭圆芯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示于图2.3，这些光纤的特征如下。双包层光纤色散平坦光纤（Dispersi

5、onFlattenedFiber,DFF）色散移位光纤（DispersionShiftedFiber,DSF）三角芯光纤椭圆芯光纤双折射光纤或偏振保持光纤。主要用途：突变型多模光纤只能用于小容量短距离系统。渐变型多模光纤适用于中等容量中等距离系统。单模光纤用在大容量长距离的系统。特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平1.55μm色散移位光纤实现了10Gb/s容量的100km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤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。三角芯光纤有效面积较大，有利于提高

6、输入光纤的光功率，增加传输距离。偏振保持光纤用在外差接收方式的相干光系统，这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。突破色散限制传输光纤的改进（1）：G.653色散位移光纤EDFA频带0.10.20.30.40.50.6衰减(dB/km)1600170014001300120015001100波长(nm)20100-10-20色散(ps/nm.km)G.65317ps/nm.kmG.652传输光纤的改进（2）：G.655非零色散位移光纤17ps/nm.kmEDFA频带0.10.20.30.40.50.

7、6衰减(dB/km)1600170014001300120015001100波长(nm)20100-10-20色散(ps/nm.km)G.653G.652G.6551.3光缆的制作用气相沉积法制作具有所需折射率分布的预制棒（典型预制棒长1m,直径2cm）使用精密馈送机构将预制棒以合适的速度送入炉中加热成缆--光缆预制棒制作技术－改进的化学气相沉积法（MCVD）、等离子体化学气相沉积法（PCVD）、棒外气相沉积法（OVD）和轴向气相沉积法（VAD）制造光纤预制棒的MCVD流程示意图光纤拉丝装置示意图1光缆基本

8、要求保护光纤固有机械强度的方法，通常是采用塑料被覆和应力筛选。光纤从高温拉制出来后，要立即用软塑料进行一次被覆和应力筛选，除去断裂光纤，并对成品光纤用硬塑料进行二次被覆。二次被覆光纤有紧套、松套、大套管和带状线光纤四种，见图应力筛选条件直接影响光纤的使用寿命。二次被覆光纤(芯线)简图(a)紧套；(b)松套；(c)大套管；(d)带状线光缆结构和类型光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面