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时间:2020-03-08
《光纤通信技术 教学课件 作者 彭利标 Fiber3-1光纤与光缆.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第3章光纤与光缆内容提要§3.1光纤的结构与类型§3.2光纤的传输原理§3.3光纤的传输特性§3.4光纤的拉制§3.5几种常用光纤§3.6光纤的成缆与选用教学提示:教学重点:光纤结构对传输特性的影响,单模光纤的传输特性、光纤的主要参数。教学目的:了解光纤的结构和光纤的种类。掌握光纤的传输原理和衰减、色散特性、光缆的类型及选择方法。一、对光纤(传输材料)的要求衰减损耗要小,减少中继处理的次数,降低传输成本;信号经传输后波形失真小,色散小,可以提高信号在介质中的传输速率;抗干扰能力强,以使信号在传输环境较差、干扰厉害的场合也可正常进行信号传送;信道的传输容量大
2、,频带宽度要足够宽,以解决待传输信息量的不断增长问题。§3.1光纤的结构与类型1、传输信号对材料要求:电线电缆、光纤光缆、空中电磁波。光纤在目前阶段可以说是有线通信网中最优良的传输介质,因为光纤的损耗、色散及抗干扰能力等均比电缆好得多。随着对光纤技术的继续深入研究,光纤的制造工艺水平不断提高,使光纤的质量和传输特性逐步得到改善,价格也逐年下降。2、目前信号传输媒质二、光纤结构与类型为了满足光纤中光信号的传输要求,根据光的传输原理和传输特性,光信号在光纤内传输过程中要求全反射,以减少光信号在传输过程中的辐射损耗,因此光纤的结构和材料选择要满足一定的技术要求。
3、1、光纤的结构光纤是由传输光信号的光纤芯、提供反射面的包层、外加涂敷层和外保护套构成(1)纤芯---传递光信号纤芯直径:头发丝粗细相当多模光纤:50μm~100μm单模光纤:8μm~10μm作用:光信号的传输路经材料:玻璃或塑料,超高纯度石英玻璃(SiO2)制作的光纤具有很低的传输损耗,各种技术性能都较好。折射率n:光纤芯的折射率n1通常在1.5左右(2)包层----提供反射面反射面:纤芯与包层的交界面为在纤芯内传输的光线提供一个光滑的反射面,起到光隔离、防止光泄漏的作用。全反射条件:纤芯折射率n1大于包层的折射率n2,使光信号在传输过程中形成全反射,构成
4、一条光通道。导光过程:纤芯、包层作用示意图光源位置n0(Φ)、入射角n1(θi)、反射角n1(θr)折射角n2(θt)(3)涂敷层作用:保护光纤不受水汽和各种有害物质的侵蚀、防止光纤被划伤,同时还可增强光纤的柔韧性,增加光纤的机械强度,提高抗老化性能。材料:环氧树脂或硅胶在包层外面涂敷一层保护层。(4)保护套作用:加装外保护套除了可保护光纤不受损伤外,还可增加机械强度,为了提高光缆的抗拉性能,便于光缆的工程敷设。保护光缆:要在光缆内增设金属加强芯,特殊应用场合的光缆,如海底光缆,还要加装铠甲,做成铠装光缆,防止鱼类等海洋动物咬伤光缆,保证信息传输道路的正常
5、顺通。2、光纤的种类光纤用来作为光信号传输的介质,根据传输特性、传输模式数量、制造光纤所用材料、纤芯折射率分布规律等,可将光纤按如下方式分类:(1)按光纤原材料分类石英光纤:材料:纤芯和包层都是由高纯度的SiO2掺入适量杂质制成(GeO2.SiO2和P2O5做纤芯,用B2O3.SiO2做包层)。特性:这种光纤的损耗最低,强度和可靠性最高,性能最优良,因此使用最广泛,但价格较高。多组份玻璃纤维光纤:例如用钠玻璃(SiO2.Na2O.CaO)掺入适当杂质制成的光纤,该光纤的损耗虽然较低,但强度和可靠性等方面还存在一些问题,有些技术问题还有待于解决。塑料包层光纤
6、:这种光纤的纤芯是用石英玻璃材料制成,它的包层一般是用硅树脂塑料材料来制作。全塑光纤:该光纤的纤芯和包层都是由塑料制成,其价格较低,但传输损耗较大,且可靠性也存在一定程度的问题。(2)按纤芯折射率n径向分布目前通信用光纤根据纤芯横截面上折射率的径向分布情况,可粗略分为阶跃型SI(StepIndex)折射率分布光纤和渐变型GI(GradedIndex)折射率分布光纤两大类。A、阶跃型光纤n1rn2)n2a≤r≤b阶跃型多模光纤特点:优点:制造工艺简单(粗、折射率均匀)缺点:模间色散Δτ太大,脉冲展宽厉害。原因:纤芯材料折射率分布均匀,各种模式
7、的光信号在纤芯中的传播速度是相等,但不同模式的光线,各自的传播路经(长短)不同,形成了模间色散。折射率分布为n1[1-2Δ(r/a)γ]1/2≈n1[1-Δ(r/a)γ]r8、制折射率)原因:纤芯材料折射率中心大,边沿小,模式间传播速度是不相
8、制折射率)原因:纤芯材料折射率中心大,边沿小,模式间传播速度是不相
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