《基本光纤光缆知识》PPT课件

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1、第3章光纤通信系统中光信号的传输特性光的基本知识P23n1n2n1n2n1n2临界角900临界角n1n2全反射入射角=反射角θ1θ2点对点光纤通信链路示意图光纤通信系统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信号的传输特性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

2、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。产品相关网站：www.kelander.com3.1光纤的结构与分类3.2光纤光缆的制作3.3光纤的损耗特性3.4光纤的色散特性及色散限制3.5光纤中的非线性光学效应产品相关网站：www.kelander.com第3章光信号的传输特性光纤－一种光波导光纤－一种光波导光纤－一种光波导光纤－一种光波导3.1.1光纤的结构P31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

3、)＋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。光纤的结构纤芯core：折射率较高，用来传送光；包层coating：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件；保护套jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。3mm光缆橘色MM黄色SM光纤光缆图片光纤的结构抛面图SMF:2a=4-10m,2b=125理论分析中，可以认为包层是无限大的MMF:(阶跃多模光纤)2a=50m,2b=125阶跃光纤和渐变光纤Step-IndexFiber&Graded-IndexFiber3.光纤制作readi

4、ng:P15-P19根据芯区折射率径向分布的不同，可分为：不同的折射率分布，传输特性完全不同光纤中光波的传输原理-全反射n2n1n2空气ABθMAX当n1>n2θ1>θc时发生全反射θc：临界角只要满足全内反射条件连续改变入射角的任何光射线都能在光纤纤芯内传输入射光反射光折射光折射率n1折射率n1>n2θ1光纤的类型P34光纤的性质光纤的损耗损耗特性与光的工作波长有关,在三个工作窗口有相对小的损耗:第一窗口光工作波长0.85μm,损耗稍大第二窗口光工作波长1.31μm,损耗中等第三窗口光工作波长1.55μm,损耗最小光纤的色散由于光纤所传输

5、信号中不同模式或不同频率成分因传输速度的不同而引起传输信号发生畸变的一种物理现象光纤中的成缆干线缆(架空光缆,直埋光缆,海底光缆,复合光缆……)96芯以下局内光缆芯数少，比干线缆柔软用户缆根据需要几百芯或几千芯,纤芯为带状光纤-数值孔径(NA)P41相对折射率差n0、n1、n2--分别是空气、纤芯、包层折射率，c--芯包界面全反射临界角1.阶跃光纤代表光纤接收光的本领（示意图，比例不符）cin1n2n0大?以不同入射角进入光纤的光线将经历不同的途径，虽然在输入端同时入射并以相同的速度传播，但到达光纤输出端的时间却不同，出现了时间上的

6、分散，导致脉冲严重展宽。模间色散所有大于临界角C的光线都被限制在纤芯内。1.阶跃光纤High-orderMode(Longerpath)Low-orderMode(shorterpath)AxialMode(shortestpath)corecladding1.阶跃光纤cin1n2n0经历最短和最长路径的两束光线间的时差P43(3-21):-传输容量限制:B--信号比特率1.阶跃光纤-传输容量限制:对于无包层的特殊光纤，n1=1.5，n2=1.0(空气)，=0.33很大，BL<0.4(Mb/s).km减小值，BL能提高很多。一般

7、<0.01。当=0.002时，BL<100(Mb/s).km，10Mb/s的速率传输10km，适用于一些局域网。2.渐变光纤P46渐变光纤的芯区折射率不是一个常数，从芯区中心的最大值逐渐降低到包层的最小值。光线以正弦振荡形式向前传播。入射角大的光线路径长，由于折射率的变化，光速在沿路径变化，虽然沿光纤轴线传输路径最短，但轴线上折射率最大，光传播最慢。通过合理设计折射率分布，使光线同时到达输出端，降低模间色散。2.渐变光纤优化设计的渐变光纤，其BL积达约10(Gb/s).km，比阶跃光纤提高了3个数量级。第一代光波系统就是使用的渐变光纤。

8、单模光纤能进一步提高BL积，需要采用电磁导波和模式理论来讨论。确定传输模式的参数。可由波动方程导出。归一化频率V：P45模式:每一个传输常数对应着一种可能的光场分布--模式a为纤