现代通信技术 孙青华 第六章 光纤通信

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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(Pout/Pin)Pout：输出功率；Pin：输入功率dBm(分贝毫瓦)：描述功率绝对值的单位dBm=10log10(P/1mw)1mw=0dBm20mw=13dBm40mw=16dBm6.1光纤通信概述发展史光电话：1880年贝

2、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1.55μm光纤通信特点通信容量大光载波频率在1014～1015Hz传输距离长20dB/km，即可实现通信目前损耗0.2dB/km抗电磁干扰体积小、重量轻机械强度低商用的光纤通信系统1977年在美国芝加哥和圣塔摩尼卡之间首次建成商用的光纤通信系统。两根(直径0.1mm左右)光纤，同时开通8000路电话！到1990年，光纤系统发展了几代(通信业务40%)由多

3、模光纤(70年代)过渡到单模光纤(80年代)由短波长(0.85μm)过渡到长波长(1.31μm)信息传输的容量和速率大大提高。90年代：传输速率10000Mbit/s，同时开通1250000路电话。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)62.55mm125mm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按折射率分布：阶跃(突变)型(SI)、

4、渐变(梯度)型(GI)和W型按材料：石英光纤、塑料光纤等几种新型光纤：色散位移光纤(DSF)、非零色散光纤(NZDF)、色散平坦光纤(DFF)、色散补偿光纤(DCF)等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

5、件加强元件加强元件光纤3.光传播的基本知识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>临界角光纤的传光原理(全反射)阶越型光纤性能参数相对折射指数差：数值孔径(NA)：θ接收锥4.多模光纤62.5/125μm的光纤在保安行业中应用最普遍典型距离达5英里用于：CCTV门禁控制系统内部通讯多模MMF5.单模光纤无限带宽8~10μm典型距离超过5英里用于：长途电信长途电视监控及多路切换共用天线电视系统单模SMF单模光纤和多模光纤比较项目单模光纤多模光纤距离长短数据传输率

6、高低光源激光发光二极管信号衰减小大端接较难较易造价高低光纤的主要损耗损耗吸收损耗：OH-和金属离子散射损耗：其他损耗：光纤连接、弯曲光损耗与波长光损耗单位：dB/km与波长有关单模损耗小波长又称为窗口波谱的红外部分起作用光纤损耗主要存在的地点光纤本身：与长度和类型有关1310nm：0.35~0.5dB/Km1550nm：0.2~0.3dB/Km850nm：2.3~3.4dB/Km光纤连接点：0.2dB/点·2Km设备处：3dB光纤的衰减光纤的衰减图0.70.80.91.01.11.21.31.41.51.6λnmOH-OH-OH-第一窗口

7、第二窗口第三窗口衰减(dB/km)水峰值654321近端远端信号传播光纤色散(Dispersion)光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。模间色散材料色散波导色散散射由于光线的基本结构不完美，引起的光能量损失，此时光的传输不再具有很好的方向性。光线缺陷6.3光纤通信系统发送单元：把电信号转换成光信号传输单元：载送光信号的介质接收单元：接收光信号并转换成电信号连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤器件有源光器件光源、光电检测器、光纤放大器和调制器。无源光器件光分路器/耦合器、波分复用器、光纤连接器、光

8、开关、光衰减器、光隔离器和极化器。1.激光器(光发送机)半导体激光器和发光二极管半导体激光器阈值特性光谱特性温度特性转换效率2.常用连接器类型SCLCMT-RJDSCVF-45Opti-Jac