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1、1 光纤通信技术与应用光纤通信技术与应用 2 内容光纤光栅技术与应用 Part 1 光纤（Optical Fiber）及光通信技 术简介 Part 2 光纤光栅（Optical Fiber Grating） Part 3 光纤光栅的应用 内 容 3 Part 1 Part 1 光纤及光通信技术简介光纤及光通信技术简介 4 通信波段划分及相应传输媒介 频率 Hz 101 107 102 106 103 105 104 104 105 103 106 102 107 101 108 100 109 10-1 1010 10-2 1011 10-3 1012 10-4 1013 10-5 1014
2、10-6 1015 自由空间波长（m） 电力、电话无线电、电视微波红外 可见光 双铰线 同轴电缆 光纤 卫星/微波AM无线电FM无线电 频段 划分 传 输 介 质 电磁波谱的划分光纤通信技术与应用 5 光纤及光通信技术简介光纤通信技术与应用 n n 光通信光通信 用光波载运信息，实现通信用光波载运信息，实现通信 n n 光纤通信光纤通信 以光波载运信息，用光纤作传输媒体，实现通信以光波载运信息，用光纤作传输媒体，实现通信 n n 光纤通信的优点光纤通信的优点 JJ频带宽、信息容量大频带宽、信息容量大 JJ传输损耗低、无中继距离远传输损耗低、无中继距离远 JJ材料丰富材料丰富 JJ抗电磁干扰抗电
3、磁干扰 JJ光纤间串话小，保密性好光纤间串话小，保密性好 JJ耐腐蚀、耐高压耐腐蚀、耐高压 JJ体积小、质量轻体积小、质量轻 6 光通信的发展光纤通信技术与应用 光通信的发展过程光通信的发展过程 雏形：古代烽火、手旗、灯光 潜望镜原理光波导之雏形 7 光纤基本理论光纤通信技术与应用 菲涅耳定律：n1sin1=n2sin2 n1 n2 n1n2 2 1 结论：若要实现全反射，则必须有 n1n2 8 光纤基本理论光纤通信技术与应用 max=arcsin(NA) n1 n2 9 可见，光纤的数值孔径（可见，光纤的数值孔径（NANA）仅取决于）仅取决于 纤芯的折射率的大小及包层相对折射率差，纤芯的折射
4、率的大小及包层相对折射率差， 而于光纤的直径无关。而于光纤的直径无关。 标准多模光纤的标准多模光纤的NANA公称值一般为公称值一般为0.20.2，对，对 应的孔径角约为应的孔径角约为11.511.5 。 标准单模光纤的标准单模光纤的NANA公称值一般为公称值一般为0.10.1 0.150.15，对应的孔径角约为，对应的孔径角约为5.75.78.68.6。 光纤基本理论光纤通信技术与应用 10 光纤结构光纤结构 纤 芯包 层涂敷层护 套 光纤结构光纤通信技术与应用 单模光纤内径：9m 多模光纤内径：50m 外径：125m 尺寸规格： 11 光纤结构光纤通信技术与应用 两种常用光纤的结构及其折射率
5、分布 12 机械手 Mechanical handle Capstan 对中卡头Three-jaw chuck Modified Chemical Vapor Deposition 高温炉Graphite furnace 测温仪 Pyro meter 分离及沉积处理Separate deposition 测径仪 Fiber diameter Gauge 空气净化系统 Clear Air System 机械手 Mechanical handle 涂杯 Coat cup 对中 ition center control 光固化 vioiet Curing System 涂杯 Coat cup 对中
6、ition center control 光固化Ultravioiet Curing System 对中 ition center control 热固化Ultravioiet Curing System 涂杯 Coat cup 对中 ition center control 热固化Ultravioiet Curing System 气相色谱 VaporPhase chromatogrameter 基 座 高温 炉 配重排除尾气 13 光缆构成光纤通信技术与应用 常用光缆的典型构成 14 光纤技术发展概况光纤通信技术与应用 19631963年年 开始光通信的研究开始光通信的研究 1977年，第
7、一根短波长(0.85mm)阶跃型石英光纤问世，损耗 为300dB/km 1978年，阶跃光纤的衰减降至5dB/km。研制出短波长多模梯 度光纤，即G.651光纤 1979年，研制出多模长波长光纤，衰减为1dB/km。建成5.7 km、8Mb/s光通信系统试验段 1980年 1300nm窗口衰减降至0.48dB/km，1550nm窗口衰减 为0.29dB/km。 1981年多模光纤活动连接器进入实用 1984年 武汉、天津34Mb/s市话中继光传输系统工程建成(多 模) 1990年，研制出G.652标准单模光纤，最小衰减达0.35dB/km 1992年降至0.26dB/km 国内现状国内现状 1
8、5 19911991年，研制出年，研制出G.653G.653色散位移光纤。最小衰减达色散位移光纤。最小衰减达0.22dB/km 0.22dB/km 19971997年，研制出年，研制出G.655G.655非零色散位移光纤非零色散位移光纤 “ “六五六五” ”、“ “七五七五” ”、“ “八五八五” ”铺设铺设“ “八纵八横八纵八横” ”光纤线路总长约七万光纤线路总长约七万 公里公里 光纤技术发展概况光纤通信技术与应用 虽然光纤光缆的研制仅短短的虽然光纤光缆的研制仅短短的2020多年，其应用却多年，其应用却 已相当普遍。迄今，已敷设光缆长度超过已相当普遍。迄今，已敷设光缆长度超过100100万万
9、kmkm， 光缆已敷设到世界屋脊西藏。生产光缆的厂家有光缆已敷设到世界屋脊西藏。生产光缆的厂家有200200多多 家，每年所用光纤的数量超过家，每年所用光纤的数量超过400400万万kmkm。在实际网络。在实际网络 中，无论是核心网还是接入网，目前主要应用的还是中，无论是核心网还是接入网，目前主要应用的还是 G.652G.652光纤。在核心网中新建线路已开始采用光纤。在核心网中新建线路已开始采用G.655G.655光光 纤，在接入网中已开始应用光纤带光缆。我国光通信纤，在接入网中已开始应用光纤带光缆。我国光通信 领域已掌握了光纤、器件、系统等各方面的关键技术领域已掌握了光纤、器件、系统等各方面的关键技术 ，逐渐走进了国际光通信的先进行列。尤其在主要技，逐渐走进了国际光通信的先进行列。尤其在主要技 术上，都有了自己的特色和创新。术上，都有了自己的特色和创新。
