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1、光纤与光无源器件技术1威斯敏斯特教堂旁边墓碑上面刻着一段：当我年轻年轻的时候，我梦想改变这个世界； 当我成熟成熟以后，我发现我不能够改变这个世界， 我将目光缩短了些，决定只改变我的国家； 当我进入暮年暮年以后，我发现我不能够改变我们的国 家， 我的最后愿望仅仅是改变一下我的家庭， 但是，这也不可能。 当我现在躺在床上躺在床上，行将就木时， 我突然意识突然意识到：如果一开始我仅仅去改变我自己， 然后，我可能改变我的家庭； 在家人的帮助和鼓励下， 我可能为国家做一些事情； 然后，谁知道呢?我甚至甚至可能改变这个世界。我可能改变这个世界我可能改变这个世界威斯敏斯特大教 堂坐落在伦敦 泰晤士河北岸，
2、始建于公元10世 纪.威斯敏斯特 大教堂既是英国 国教的礼拜堂， 又是历代国王举 行加冕典礼、王 室成员举行婚礼 的大礼堂，还是 一个国葬陵墓。威斯敏斯特大教 堂坐落在伦敦 泰晤士河北岸， 始建于公元10世 纪.威斯敏斯特 大教堂既是英国 国教的礼拜堂， 又是历代国王举 行加冕典礼、王 室成员举行婚礼 的大礼堂，还是 一个国葬陵墓。光纤与光无源器件技术2复习复习1.4.1、波长、频率和频率间隔（1）光信号的波长和频率关系：c= 其中c=3.0 108m/s；为光信号频率；为光信号波长。（2）光纤通信中，常用频率：兆赫兹1MHz =106 Hz 吉赫兹1GHz =109 Hz 太赫兹1THz =
3、1012 Hz（3）波分复用波段：第一窗口：850 nm （1972-1981年） 第二窗口：1300 nm （70年代末80年代初） 第三窗口：1550 nm （80年代起） 原因：1550nm附近，光纤衰减系数最小、掺饵光纤放大器增益大且平坦。光纤与光无源器件技术3当前所用的单模光纤，可从1260nm到1675nm，共415nm宽度。一般划分为 O、E、S、C、L、U六个波段：初始（O）波段：12601360 nm 扩展（E）波段：13601460 nm 短（S）波段：14601530 nm 常规（C）波段：15301565 nm 长（L）波段：15601625 nm 超常（U）波段：16
4、251675 nm当前各国大都使用的是C、L波段，且只是其中的一小部分，大部分波段还未使用。光纤与光无源器件技术4我国常用的32波的波分复用系统的标准中心频率个中心波长：1535.82195.2321536.61195.1311537.40195.0301558.79192.331559.79192.221560.61192.11中心波长（nm）中心频率（THz）波长序号波分复用系统的研究重点：提高复用信道数，其实是缩小波长间隔。缩小波长间隔需要：稳定固定的或可调光源、合适的光纤、宽带光放大器。光纤与光无源器件技术51 4B 1.4.2、带宽和容量信号带宽是对信号频谱宽度的度量。 在通信领域中
5、，带宽对广泛用来描述通信系统的传输量。数字信号的带宽和传输速率关系：为信号频谱宽度；为信号脉冲宽度；B带宽和传输速率成正比，和脉冲宽度成反比。时域计量频域计量kbit/s、Mbit/s、Gbit/skHz、MHz、GHz比特（比特（bit）：最小的信息单位，一个字节为）：最小的信息单位，一个字节为8bit；二进制；二进制“0”或或“1”各占各占1bit。光纤与光无源器件技术61.4.3、光损耗度量和光损耗功率（1）、光损耗度量：分贝b）、对于均匀的光纤，单位长度损耗（衰减）与长度无关，可写成：）、对于均匀的光纤，单位长度损耗（衰减）与长度无关，可写成：21( )10lg( )PAP=（ ）-1
6、0N-10-30+3+10+10 NdB10-N0.10.51210110N功率比其中，其中，P1、P2表示光功率。表示光功率。a）、以分贝（）、以分贝（dB）来表示的功率比或损耗 长度为）来表示的功率比或损耗 长度为L的光纤在波长的光纤在波长处的光损耗：处的光损耗：( )A L =（ ）光纤与光无源器件技术7dBm意义：方便表示输出功率和接收机灵敏度意义：方便表示输出功率和接收机灵敏度dBm意义：方便表示输出功率和接收机灵敏度意义：方便表示输出功率和接收机灵敏度特例特例0dBm=1Mw -30-20-10-30+3+10+20值/dBm0.0010.010.10.51210100功率/mW（
7、2）、光功率度量：毫瓦mW与分贝毫瓦dBm10lgdBmmWPP=光纤与光无源器件技术82.1.2 光纤的分类传输模式单模光纤：只传输一种模式（基模）多模光纤：同时传输几十、上百、上千种模式纤芯：410 m包层：125 m纤芯：50 m 或62.5m包层：125 m单模光纤适用于大容量、远距离的光纤通信系统。 多模光纤适用于小容量、短距离的光纤通信系统。光纤与光无源器件技术9按光纤截面上折射率分布分类渐变（梯度）型光纤与阶跃型光纤的区别在于：渐变纤芯的渐变（梯度）型光纤与阶跃型光纤的区别在于：渐变纤芯的折射率不是常数折射率不是常数，而是随半径的增加而递减直到等于包层的折射率。，而是随半径的增加
8、而递减直到等于包层的折射率。光纤与光无源器件技术10第三章光无源器件光纤与光无源器件技术11光网络是承载光信号的实体。（光网络是承载光信号的实体。（由由光纤光纤、系统设备系统设备和和器件器件组成组成）光纤通信对光网络的具体光纤通信对光网络的具体技术要求是技术要求是：1、业务格式透明、业务格式透明2、传输距离长、传输距离长3、传输速率高、传输速率高4、传输容量大、传输容量大5、组网灵活、组网灵活6、可靠的网络保护、可靠的网络保护透明光网络：信号在从源节点到宿节点传送过程中始终以 光信号的形式进行，并在光域完成信号的再生、交换和波长变换。不透明光网络有两种实现形式： 一种是交换过程在光域进行，可以
9、使用本地光波长信号， 而信号再生和波长变换都是通过光电光方式实现的； 另一种是将整个信号处理过程都在电域中实现。3.1 光器件与光网络光器件与光网络光纤与光无源器件技术12?光器件对光网络功能的实现起着重要的作用。实现光网络灵活性、扩容性例如：光波长转换器实现光网络大的传输容量光波分复用器用路由方式扩大光网络光差分复用器光纤与光无源器件技术13光器件与电器件的类比电线 光纤 调制器 光调制器 电阻 光衰减器 三通（多通）光耦合器 二极管 光隔离器 混频器 光波分复用器放大器 光放大器 频率转换器 光波长转换器滤波器 光滤波器 电源 光源 电接插件 光连接器 探头 光探测器 开关 光开关 集成电
10、路 集成光路 光纤与光无源器件技术143.2 光纤连接器光纤连接器 Connector光纤与光无源器件技术153.2.1 光纤连接器概述光纤连接器概述一、功能：一、功能：用于光纤设备和光纤之间，光纤和光纤之间, 光纤 与其它部件之间，设备和设备之间的连接。光源光中继光检测器尾纤光耦合器光测试仪器光跳线光纤与光无源器件技术16?二、应用的具体位置设备与局域网络的接口; 建筑物内数据线、光信号的接线板的连接; 某个通信系统进入一建筑物的连接、网络与终端 设备的连接光纤与光无源器件技术17光纤连接光纤连接光纤接头：用于光纤接头：用于永久连接永久连接或或接头损耗比较关键的地方接头损耗比较关键的地方（光
11、纤标准长度为（光纤标准长度为25km）特点：特点：1、损耗小、接头本身很小（适用于光缆接续）、损耗小、接头本身很小（适用于光缆接续）2、强度高（适用于现场安装）光纤连接器：、强度高（适用于现场安装）光纤连接器：活动活动连接，用于需要多次连接，用于需要多次连接连接/断开断开的光纤的光纤机械机械连接，用于固定连接连接，用于固定连接三、链接种类光纤与光无源器件技术18光纤接头和连接器的优缺点对比每个接头的成本较低且紧凑提供便准接口密封安装容易允许重新配置现场熔接可以在厂中安装光缆上复杂的熔融焊接简单多次拆装永久性非永久性光纤接头光纤连接器光纤与光无源器件技术19?一、光纤连接器的基本原理：采用某种机
12、械和光学结构，利用适配器将光 纤的两个端面精密对接起来，实现光纤端面 物理接触。以使发射光纤输出的光能量能最 大限度地耦合到接收光纤中去。（一般不低 于90%）3.2.2 光纤连接器件光纤连接器件光纤与光无源器件技术20二、基本结构二、基本结构光纤连接器包括插针、适配器、和准直套筒。光纤与光无源器件技术21套筒插针体插针体粘合剂光纤固定盘光纤光纤与光无源器件技术22套筒插针体插针体粘合剂光纤固定盘光纤插针插针：氧化锆、玻璃、 塑料或金属制成的圆柱体， 中间有一个与包层直径 相匹配的微孔。要求： 微孔与插针外圆同心度高。 研磨抛光断面光纤与光无源器件技术23准直套筒套筒插针体插针体粘合剂光纤固定
13、盘光纤1）为不封闭的陶瓷圆筒； 常用内径有 2.5 mm或1.25mm 2）开口结构使陶瓷插针在 其内径过盈配合光纤与光无源器件技术24适配器俗称法兰盘，是实现光纤端面精密对接的器 件，是连接器连接的桥梁。光纤与光无源器件技术25?接触形式： 平面接触（FC型型face connect） 物理接触（PC型型Physical connect） 斜面接触（APC型型Angled Physical connect）三、基本类型三、基本类型光纤与光无源器件技术261、平面对接型光纤连接器 （、平面对接型光纤连接器 （FC型型faceconnect）FC型连接器是一种镙纹连接，外部零件采用金属材料 制作
14、的连接器。套筒插针体插针体粘合剂光纤固定盘光纤光纤与光无源器件技术27菲涅耳反射：菲涅耳反射：光在不同折射 率的介质平面的交界面上会 发生入射光的部分反射 。问题所在问题所在：FC 型光纤连接器的接头时平面型，产生菲涅尔反射， 形成损耗和引入噪声 。回波损耗实际上，断面不可能绝对平面，难以实现紧密接触，向后反射难以避免。（早期）光纤与光无源器件技术282、物理（直接）接触型光纤连接器（PC型physical connect）插针体（包括光纤）的端面研磨成凸面球，使得被连接的光纤的端面可以 直接接触，实现 物理结构的直接连接。特点：优点： 减少了光的菲涅尔反射，避免了回波噪声。材料：陶瓷回波损耗
15、：5055dB2012-9-26Page29LC/PC连接器组装结构连接器组装结构连接器（连接器（Connector）组装前组装后组装前组装后光纤与光无源器件技术303、斜面物理接触型光纤连接器（APC型Angled physical connect）优点：回波损耗小。一般优于6065dB原因：8O倾角使得向后反射的光以大于光纤接收角传播， 最后进入包层衰减掉。2012-9-26Page31FC/PCFC/APC光纤与光无源器件技术32按外部结构分类1、矩形光连接器（、矩形光连接器（SC）FC型 PC型预留空间以便耦合部分旋转， 不能满足高密度安装要求。卡口式，能自锁和开启卡口式，能自锁和开启
16、2012-9-26Page33SC/PCSC/APCSC型连接器采用插拔连接，外壳使用工程塑料制作、矩形结构， 便于密集安装，可以制成多芯连接器。光纤与光无源器件技术342、ST型连接器型连接器插销锁定式连接方式ST型连接器采用带键的卡口式锁紧机构。光纤与光无源器件技术353、FO 型光纤连接器型光纤连接器结构图：作用：将带状光纤的光纤一根根分开，与单芯光纤连接。光纤与光无源器件技术364、MT型光纤连接器型光纤连接器结构图：作用：多模带状光缆的光纤的一次连接。光纤与光无源器件技术371. 不同型号插头相互连接的转换器（法兰盘） FC/SC，FC/ST，SC/ST 2. 不同种类的变换器SCFC，STFC，FCSC，FCST， SCST，STSC连接器的品种、型号
