传输初级-光缆部分.pdf

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1、光通信基础2010年8月讲义提纲一．光纤和光缆二．光纤分配架（ODF）三．光缆线路设计讲义提纲一．光纤和光缆1.光纤的结构2.光纤的模式3.光纤的损耗和色散4.单模光纤的种类5.光缆的种类光纤的结构光纤主要是由纤芯、包层和涂覆层。纤芯的粗细、材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起着决定性的影响。光纤的模式按照光在光纤中传输模式的不同，分为单模光纤和多模光纤。单模光纤的纤芯直径极细，一般不到10nm；多模光纤的纤芯直径较粗，通常在50nm左右。光纤的工作窗口光纤的工作窗口是光信号在光纤上传送的波长，一般为850nm、1310nm、1550

2、nm。其中850nm窗口只用于多模传输，1310nm和1550nm窗口用于单模传输。光纤的损耗光纤的损耗主要包括吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗三种，在弯曲半径较大的情况下，弯曲损耗对光纤衰减系数的影响不大*，决定光纤衰减系数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗。吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的，是光纤中过量金属杂质和氢氧根离子OH-吸收光而产生的光功率损耗。散射损耗通常是由于光纤材料密度的微观变化，或者在制造光纤的过程中，在纤芯和包层交界面上出现某些缺陷、残留一些气泡和气痕等。这种散射损耗相对前一种散射损耗而言要小得多。单模光纤的衰减系数一般

3、分别为0.3～0.4dB/km（1310nm区域）和0.17～0.25dB/km（1550nm区域）。问题：dB和dBmdB是表示两个量的比值大小，dB=10×lg（A/B）。dBm是个功率单位，1dBm=30+10×lgP（P：瓦）。光纤的色散光纤的色散指光纤中携带信号能量的各种模式成分或信号自身的不同频率成分因群速度不同，在传播过程中互相散开，从而引起信号失真的物理现象。一般光纤存在三种色散：模式（间）色散：光纤中携带同一个频率信号能量的各种模式成分，在传输过程中由于不同模式的时间延迟不同而引起的色散。色度色散：由于光纤纤芯材料的折

4、射率随频率变化，使得光纤中不同频率的信号分量具有不同的传播速度而引起的色散。色度色散用D表示，单位是ps/nm.km。G.652光纤：色散系数=17ps/nm.kmG.655光纤：色散系数=4.5ps/nm.km在长距离传输的情况下，采用色散补偿模块（DCM）进行色散补偿。光纤的色散偏正模色散（PMD）：单模光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模，沿光纤传播过程中，由于光纤制造工艺造成纤芯截面有一定程度的椭圆度，或者由于材料的热胀系数在光纤截面上的不均匀性，造成两个偏正模传播速度的差异。快轴快轴信号传送方向慢轴慢轴时延光功率信号时间色散和码

5、间干扰光纤通信都采用脉冲编码形式，即传输一系列的“0”、“1”光脉冲。色散和码间干扰色散导致各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长（脉冲展宽），脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠，成为码间干扰。光信号的传输距离越长，脉冲展宽越严重，造成的码间干扰也越严重，从而引起误码。截止波长截止波长用来表征光纤中只能传导基模的最低工作波长。若工作波长高于它，则高次模被截止，仅仅传导基模，此时光纤称为单模光纤；若工作波长低于它，则高次模被传导，此时光纤被称为多模光纤。截止波长条件可以保证在最短光缆长度上单模传输。ITU-T定义了三种测试条件下的

6、截止波长：1.短于2m长跳线光缆中的一次涂覆光纤的截止波长；2.22m长成缆光纤的截止波长；3.2～20m长跳线光缆的截止波长。模场直径在光纤中，光能量不完全集中在纤芯中传输，部分能量在包层中传输，纤芯的直径不能反映光能量的分布，于是提出了模场直径的概念。模场直径（MFD）就是描述单模光纤中光能量集中程度的参量。因此，模场直径越大越好。模场直径（μｍ）光纤型式标称值容差B1.11310nm波长下：8.6～9.5±0.7B41550nm波长下：8.0～11.0小结光纤的传输特性：©模式©损耗©色散©截止波长©模场直径测试光纤传输特性的仪器

7、©光时域反射仪（OTDR）功能：通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能。应用：可测得线路衰耗、接头损耗和位置、光纤长度。©光功率计功能：测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。应用：安装SDH、波分设备时，对设备光口进行调测。©光谱分析仪（OSA）功能：测量发光体的辐射光谱。（光谱：复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案）作用：对波分系统进行光通道调测。单模光纤的种类ITU-T对各类光纤定义了各类光纤的传输特性指标、试验方法等内容，目前ITU-

8、T已定义了5种不同特性的单模光纤以适应不同的应用，分别有:¾G.652常规单模光纤¾G.653色散位移光纤¾G.654截止波长位移单模光纤¾G.655非零色散位移光纤¾G.656适用于宽带传送的非零色散位移