光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt

光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt

ID:56309445

大小:793.50 KB

页数:78页

时间:2020-06-11

光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt_第1页
光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt_第2页
光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt_第3页
光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt_第4页
光纤通信(朱宗玖)第二章.ppt_第5页
资源描述:

《光纤通信(朱宗玖)第二章.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、第二章光纤与光缆光纤作为光纤通信系统的物理传输媒介,有着巨大的优越性。本章首先介绍光纤的结构与类型,接着分析了光纤的导光原理(光纤的射线理论和波动理论),最后分析了光纤的相关特性和光缆的结构特点,简述了光纤线路施工的一些注意事项。2.1光纤的结构与类型2.2光纤的射线理论分析2.3光纤的波动理论分析2.4光纤制造工艺简介2.5光纤损耗特性及其测量2.2光纤色散特性及其测量2.3光纤的其他特性参数2.4光缆结构及光缆施工2.1光纤的结构与类型2.1.1光纤的结构光纤是由纤芯和包层同轴组成的双层或多层的圆柱体的细玻璃丝。光纤的外径一般为125-140μm,芯径一般为3-100

2、μm。光纤是光纤通信系统的传输介质,其作用是在不受外界干扰的条件下,低损耗、小失真地传输光信号,如图2.1所示。图2.1光纤结构示意图2.1.2光纤的类型光纤的分类方法很多,既可以按照光纤截面折射率分布来分类,又可以按照光纤中传输模式数的多少、光纤使用的材料或传输的工作波长来分类。1.按光纤的材料来分按照光纤的材料来分,一般可分为石英系光纤、掺稀土光纤、复合光纤、氟化物光纤、塑包光纤、全塑光纤、碳涂层光纤和金属涂层光纤八种.2.按光纤截面上折射率分布分类按照折射率分布来分,一般可以分为阶跃型光纤和渐变型光纤两种。其折射率分析图如图2.2所示。图2.2阶跃型和渐变型光纤折射率

3、分布图(1)阶跃型光纤如果纤芯折射率(指数)沿半径方向保持一定,包层折射率沿半径方向也保持一定,而且纤芯和包层折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤,称为阶跃型光纤,又可称为均匀光纤。这种光纤一般纤芯直径为50—80μm,特点是信号畸变大。它的结构如图2.2(a)所示。(2)渐变型光纤如果纤芯折射率沿着半径加大而逐渐减小,而包层折射率是均匀的,这种光纤称为渐变型光纤,又称为非均匀光纤。这种光纤一般纤芯直径为50μm,特点是信号畸变小。它的结构如图2.2(b)所示。3.按传输模式的数量分类所谓模式,实际上就是指光纤中一种电磁场场型结构分布形式。不同的模式有不同的电磁场场型。根据光纤

4、中传输模式的数量,可分为单模光纤和多模光纤。(1)单模光纤单模光纤是指只能传输基模(HE11),即只能传输一个最低模式的光纤,其它模式均被截止。单模光纤纤芯直径较小,约为4—10μm。(2)多模光纤多模光纤是指可以传输多种模式的光纤,即光纤传输的是一个模群。多模光纤的纤芯直径约为50μm,2.2光纤的射线理论分析2.2.1从射线理论分析光纤的导光原理光进入光纤后进行射线传播,通过空气、纤芯和包层三种介质。光波在光纤中传输会出现临界状态、全反射状态和部分光进入包层三种状态。1.光在临界状态时的传输情况当Ф2=90º时的状态,称为临界状态,此时入射角Фc。临界状态时光波的传输情况

5、如图2.3(a)所示。在界面2上有折射角Ф2=90º(2-1)入射角Ф1=Фc(2-2)所以在界面1上就有折射角Ф=90º-Фc(2-3)依据斯奈尔(Snell)定律(折射定律)有(2-4)因为n0≈1,所以就有其中所以可见,在第一个界面上入射角为θ0,在第二个界面上的入射角为Фc时,为临界状态。2.光在纤芯与包层界面上产生全反射传输传输情况当光线在空气与纤芯界面上的入射角θ0′<θ0,而在纤芯与包层界面上的入射角大于Фc时,将出现全反射现象,光将全部反射回纤芯中,如图2.3(b)所示。3.部分光进入包层情况当光线在空气与纤芯界面上的入射角大于θ0,而在纤芯与包层界面上的入射

6、角小于Фc时,折射角小于90º,将出现部分光在纤芯中传播,一部分光折射入包层中,进入包层的光将要损耗掉,如图2.3(c)所示。2.2.2传导模和数值孔径1.传导模当纤芯与包层界面满足全反射条件时,光就会被封闭在纤芯内传输,这样形成的模称为传导模。相反,当纤芯与包层界面不满足全反射条件时,就有部分光在纤芯内传输,部分光折射入包层,这种从纤芯向外辐射的模式称为辐射模。2.数值孔径接收角最大值θ0的正弦与n0的乘积,称为光纤的数值孔径,用NA表示。根据式可知,对于弱导光纤,有n1≈n2,此时:式中Δ为相对折射率指数差。光纤的数值孔径NA仅决定于光纤的折射率n1和n2,与光纤的直径

7、无关。NA表示光纤接收和传输光能力的大小,相对折射率差(Δ)增大,数值孔径(NA)也随之增大。然而NA越大,经光纤传输后产生的信号畸变也越大,因而限制了信息传输容量。2.3光纤的波动理论分析2.3.1波动方程和电磁场表达式对于圆柱形光纤,采用圆柱坐标系更合适,假设光纤没有损耗,折射率n变化很小,在光纤中传播的是角频率为ω的单色光,电磁场与时间t的关系为exp(jωt),则标量波动方程为:(2-13)式中,E和H分别为电场和磁场在直角坐标中的任一分量,c为真空中的光速。选用圆柱坐标(r,f,z),使z轴

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。