现代通信技术 第2版 普通高等教育十一五 国家级规划教材 教学课件 孙青华 第六章 光纤通信.ppt

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1、第六章光纤通信本章内容：光纤通信概述光纤与光缆SDH传输网波分复用技术全光网络本章学习目的及要求掌握光纤通信的特点掌握光纤和光缆的结构、种类理解SDH的特点和帧结构了解光纤线路码型、DWDM和全光网络6.1光纤通信概述光信号可以用于传输信息吗？光通信具有什么样的特点？探讨光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。6.1.1光纤通信的发展1880年，美国科学家贝尔发明光电话，标志着光通信的起源。1960年，美国人梅曼发明第一台红宝石激光器。1966年，“光纤之父”——高锟博士首次提出光纤通信的想法，这是光纤通信发展的里程碑。1970年，美国康宁公司

2、研制出了损耗系数为20dB/km的光纤，光纤通信从此进入飞速发展。1977年，芝加哥第一条45Mbit/s的商用线路。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s以及速率为100Mbit/s的光纤通信系统的试验。1980年，140Mbit/s光纤通信系统投入商业应用。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成。1990年，565Mbit/s的光纤通信系统进入商用化阶段。1993年，速率622Mbit

3、/s以下SDH产品开始商用化。1995年，速率2.5Gbit/s的SDH产品开始商用化。1996年，10Gbit/s的SDH产品开始商用化。1997年，20Gbit/s和40Gbit/s的产品试验取得巨大发展。2005年3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通，是至今世界容量最大的实用线路。目前研究中的商用速率为数十Tbit/s。光纤通信发明家高锟(左)1998年在英国接受IEE授予的奖章从光纤的损耗看光纤通信的发展1970年是20dB/km1972年是4dB/km1974年是1.1dB/km1976年是0.5dB/km1979年是0.2dB/km1

4、990年是0.14dB/km，已经接近石英光纤的理论损耗极限值0.1dB/km。6.1.2光纤通信的工作波长光波是电磁波的一种，其波长在微米级，频率为1014Hz～1015Hz数量级。目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区，即波长为0.8~1.8μm。光纤通信使用的三个工作窗口0.85μm、1.31μm、1.55μm。6.1.3光纤通信的特点优点（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输衰减小，中继距离长（3）抗电磁干扰，传输质量好（4）体积小、重量轻、便于施工（5）原材料丰富，节约有色金属，有利于环保缺点光纤质地脆，机械强度低；光纤的切断和接续需要一定的工具设备和

5、技术，光缆的弯曲半径不能过小等等。6.2光纤与光缆6.2.1光纤的结构与分类6.2.2光纤的导光原理6.2.3单模传输条件6.2.4光纤的传输特性6.2.5光缆6.2.1光纤的结构与分类1．光纤的结构光纤是由中心的纤芯和外面的包层构成的，一般为双层或多层的同心圆柱体，为轴对称结构。纤芯位于光纤中心，作用是传输光波。包层位于纤芯外层，作用是将光波限制在纤芯中，同时还起到一定的机械保护作用。通信用的单模光纤纤芯为4-10μm，多模光纤纤芯直径为50~85μm，不管单模光纤还是多模光纤，包层的直径均为125μm。n1n2设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光在光纤中

6、传输的必要条件是n1＞n2。相对折射指数差（Δ）当n１与n２的差别极小时，这种光纤称为弱导波光纤。Δ越大，光纤把光耦合入纤芯的能力越强。由于石英玻璃质地脆、易断裂，为保护光纤不受损害，提高抗拉度，一般需要在裸光纤外面指经过两次涂覆。裸光纤：由纤芯和包层组成。光纤芯线：经过涂敷的裸光纤。光纤的结构包括纤芯、包层和涂敷层。通常见到的光纤均为涂敷后的光纤芯线。归纳思考2．光纤的分类（1）按照光纤的制造材料分类按照光纤的制造材料的不同，光纤可分为玻璃（石英）光纤和塑料光纤。（2）按照光纤的传输模式分类根据光纤传输模式的数量，光纤可分为多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF

7、）。（3）按照光纤的折射率分布分类按照光纤剖面折射率分布的不同，光纤可分为突变型光纤（SIF）和渐变型光纤（GIF）。（4）按照ITU-T建议的分类按照ITU-T关于光纤的建议，光纤分为G.651光纤（渐变多模光纤）、G.652光纤（常规单模光纤）、G.653光纤（色散位移光纤）、G.654光纤（性能最佳单模光纤）、G.655光纤（非零色散位移单模光纤）。阶跃型光纤（SIF）纤芯折射率呈均匀分布。渐变型光纤（GIF）纤芯折射率呈非均匀分布，在轴心处最大，而在光纤横截面内沿半径方向逐渐减小，在纤芯与包层的界面上降至包层折射率n2。W型光纤（双包层光纤）在纤芯与包层

8、之间设有一折射率低于包层