光纤通信课件第二章.ppt

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1、第2章光纤和光缆1本章内容、重点和难点本章内容光纤的结构和类型。光纤的导光原理。光纤的特性。光缆的结构和种类。本章重点光纤的结构和类型。光纤的特性。光缆的种类。本章的难点光纤的导光原理。第2章光纤和光缆2学习本章目的和要求掌握光纤的结构和类型。了解光纤的导光原理。掌握光纤的特性。掌握光缆的结构和种类。第2章光纤和光缆3预备知识1、均匀平面波在两理想介质交界面的反射和折射介质n2光疏介质n1光密n法线方向折射率n1>n2θ1θ3θ2（1）反射定律θ1=θ3入射角等于反射角（2）折射定律（3）全反射当　　　　时如果再增大入射角，便只有反射

2、光线，没有折射光线，称为全反射现象。42、dB与dBm的定义（1）dB（分贝）——描述功率的相对值在设计和铺设光纤线路时，为了把信号功率与某个功率绝对值或某个噪声进行比较，定义了dB。功率比值10N10210.50.110-NdB10N1030-3-10-10N5（2）dBm——描述功率的绝对值光纤通信中描述功率绝对值的最常用单位是dBm,以1mv为基准，定义为：功率(mv)10010210.50.10.01dBm201030-3-10-2062.1光纤的结构和类型2.1.1光纤的结构1.光纤结构光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成，如图2-1所示。图2-1光

3、纤的结构72.1光纤的结构和类型（1）纤芯：纤芯位于光纤的中心部位。直径d1=4μm～50μm，单模光纤的纤芯为4μm～10μm，多模光纤的纤芯为50μm。纤芯的成分是高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂（如GeO2，P2O5），作用是提高纤芯对光的折射率（n1），以传输光信号。（2）包层：包层位于纤芯的周围。直径d2=125μm，其成分也是含有极少量掺杂剂的高纯度SiO2。而掺杂剂（如B2O3）的作用则是适当降低包层对光的折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率，即n1＞n2，它使得光信号封闭在纤芯中传输。82.1光纤的结构和类型（3）涂覆层：光纤的最外层为涂

4、覆层，包括一次涂覆层，缓冲层和二次涂覆层。一次涂覆层一般使用丙烯酸酯、有机硅或硅橡胶材料；缓冲层一般为性能良好的填充油膏；二次涂覆层一般多用聚丙烯或尼龙等高聚物。涂覆的作用是保护光纤不受水汽侵蚀和机械擦伤，同时又增加了光纤的机械强度与可弯曲性，起着延长光纤寿命的作用。涂覆后的光纤其外径约1.5mm。通常所说的光纤为此种光纤。92.1光纤的结构和类型紧套光纤与松套光纤紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一层尼龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管，光纤可以在套管中自由活动。图2-2套塑光纤结构10

5、2.1光纤的结构和类型2．光纤的折射率分布与光线的传播图2-3所示为两种典型光纤的折射率分布情况。一种称为阶跃折射率光纤；另一种称为渐变折射率光纤，如图2-3（a）、（b）所示。图2-3光纤的折射率分布112.1光纤的结构和类型光在阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤的传播轨迹分别如图2-5和图2-6所示。图2-5光在阶跃折射率多模光纤中的传播图2-6光在渐变折射率多模光纤中的传播122.1.2光纤的分类1.按传输波长分类可分为短波长光纤和长波长光纤短波长光纤的波长为0.85μm（0.8μm～0.9μm）长波长光纤的波长为1.3μm～1.6μm，主要有1.31μm

6、和1.55μm两个窗口。2.按折射率分布分类可以分为：阶跃型多模光纤（SIF）渐变型多模光纤（GIF）单模光纤（SMF）132.1.2光纤的分类横截面2a2brn折射率分布纤芯包层AitAot输入脉冲光线传播路径输出脉冲横截面折射率分布输入脉冲光线传播路径输出脉冲50mm125mmrnAitAot横截面折射率分布输入脉冲光线传播路径输出脉冲～10mm125mmrnAitAot142.1.2光纤的分类3．按套塑结构分类按套塑结构不同，光纤可分为紧套光纤和松套光纤。二次被覆光纤(芯线)简图(a)紧套；(b)松套；(c)大套管；(d)带状线152.1.2光纤的分

7、类4．按传输模数分类按传输模的数量不同，光纤分为多模光纤和单模光纤。传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播。如图2-4所示。这些不同的光束称为模式。图2-4光在阶跃折射率光纤中的传播162.1.2光纤的分类（1）多模光纤当光纤的几何尺寸（主要是芯径d1）远大于光波波长时（约1μm），光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。如图2-5和图2-6所示。（2）单模光纤当光纤的几何尺寸（主要是芯径d1）较小，与光波长在同一数量级，如芯径d1在4μm～1

8、0μm范围，这时，光纤只允许一种模式（基模）在其中传