《光纤传输技术课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤传输技术课件（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光纤传输技术,主讲：陈厚新,本章主要内容,光纤传输技术概述 光纤的种类 光纤的传输理论、传输特性、性能参数 光无源器件 光有源器件 光纤的应用 光纤设备的使用和维护,教学目标,了解光通信技术的基本原理和过程，掌握光设备的使用，连接和测量方法以及基本故障检修。,第一部分 概述,什么是光纤？ 什么是光纤技术？ 为什么要学习光纤技术基础？,一、什么是光纤？,光纤是“光导纤维”的简称，是指能够约束并导引光波在其内部或表面附近沿轴线方向传播的传输介质通常以其截面形状分为平板波导、矩形波导园柱形波导等等,1、基本结构,折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，直径为2a； 折射率低的外围部分称为包层，其
2、折射率为n2，直径为2b。,带状式 把带状光纤单元放入大套管内， 形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内， 形成骨架式或层绞式结构。带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆，这种光缆已广泛应用于接入网。,2、光纤的优点,二、为什么要学习光纤技术基础？,从专业方向和知识面看 从光纤的应用看 从光纤技术的发展趋势看,专业方向：,无线电通讯 计算机网络,省内HFC网络 互联网 电信网络 国家干线网络,知识面,1、从专业方向和知识面看,2、从光纤的应用看,光纤在通信中的应用范围： 公用通信（全国性宽带综合业务数字网、省内中距线路、市内局间线路和用户网、 乡村线路以及沿海
3、岛屿间的线路等）专用通信（各企业、工矿、机关、学校等大、中型单位内部专用的局域网、电力线通信线路、铁道线通信线路、交通管理监控线路、电视台发射传输线路等 ）工业发达国家和我国均已宣布：干线大容量通信线路不再新建同轴电缆，而全部铺设光缆。,2、光纤的应用“传”和“感”,诺尔顿,亚历山大,苏伊士,吉布提,卡拉奇,吉达,孟买,仰光,槟城,雅加达,珀斯,新加坡,吕宋岛,上海,冲绳,汕头,塞新布拉,Sea-Me-We-3是一条沿欧亚大陆铺设的洲际海底光缆，总长38,000km，从德国到南韩、澳大利亚，连接40个国家或城市站点，传输速率为4-82.5Gb/s（10-20千兆比特）。,信息高速公路,第二部分
4、 光纤分类,光纤的分类 光纤材料,一、按照光纤横截面折射率分布不同来划分 阶跃折射率分布光纤(Step-Index Optical Fiber，SIOF) 纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤称为阶跃型光纤，又称为均匀光纤。 渐变折射率分布光纤(Graded-Index Optical Fiber，GIOF) 如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为非均匀光纤。,2.1 光纤的分类,图1.1 光纤的折射率分布,b,b,二、按照纤芯中传输模式的多少来划分单
5、模光纤(Single Mode Fiber，SMF) 光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。 单模光纤的纤芯直径较小，约为410m。 适用于大容量、长距离的光纤通信。 多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF) 在一定的工作波长下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。 多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布。 多模光纤的纤芯直径不等，但基本都大于单模光纤（5062.5m ）。,波导模解释,光波导由于只在其轴向传播能量，同时光能量在横向又被限制在一定的空间内，因此在轴向的光波为行波或行波与驻波的叠加，而在横向则必然是驻波，横向不同的驻波结构就构成了光波导不同的传播模式
6、 当光波导的横向尺寸及折射率分布所确定的波导结构只能传播一个横向驻波结构的光时，我们称之为单模光波导能传播一个以上的横向驻波结构时，称之为多模光波导 由于横向驻波的节距与光波波长和光的传播方向有关，因此光波导是单模还是多模与其传播的光的波长有关,三、 按光纤的工作波长分类 短波长光纤（0.80.9m ） 长波长光纤（1.01.7m ） 超长波长光纤。（25m ）,在光纤工业发展早期，光纤的传输窗口主要有两个（0.85和1.31微米），后来有了第三个传输窗口（1.55微米）。在技术得到发展的今天，在波长1.26至1.68微米范围内，光纤可以传输的窗口有6个（表1）。利用波分复用（WDM）技术，每
7、个窗口（波段）可同时传输多个信道。,四、按光纤的材料组成分类,全塑料光纤 塑料包层石英芯光纤 石英光纤 多组分玻璃光纤 液芯光纤 氟化物/硫化物/重金属氧化物玻璃光纤 光子晶体光纤,第三部分 光纤的特性参数,光纤的损耗 光纤的色散与带宽 单模光纤模场半径 单模光纤截止波长,3.1 光纤的损耗,光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加 而光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗。,图1 光纤传输损耗的原因和种类,分贝单位,利用下面的一般定义，可将 任意比率R转化为分贝单位： R=Pout/Pin (功率比）R（in dB）=10lgR（功率增益）R=1,R=0; R1, R2）耦合器。 按光纤型号可分
8、为：多模耦合器和单模耦合器。 按工作带宽可分为：单工作窗口的窄带耦合器、单工作窗口的宽带耦合器和双工作窗口的宽带耦合器。 按功能可分为：光功率分配耦合器和光波长分配耦合器。,三、光纤耦合器的结构,棱镜式定向耦合器：采用分立光学元件（如棒透镜、反射镜、棱镜等） 组合拼接。损耗大，与光纤耦合困难，环境稳定性较差。 全光纤耦合器：即直接在两根（或两根以上）光纤之间形成某种形式的耦合。,图 6.11 集成光波导耦合器 (a) Y形耦合器基本结构； (b) 树形集成光波导耦合器基本构成,集成化是未来光纤通信发展的必然趋势。利用平面光波导制作的光耦合器具有体积小，分光比控制精确，易于大批量生产等特点。,图 6.10 几种典型光纤耦合器的结构示意图 三端口分路器和合路器； (b) 四端口耦合器； (c) 多端口星形耦合器； (d) 波分复用器,四、光纤耦合器的性能参数,耦合比 插入损耗 附加损耗 分光比 隔离比,1、耦合比,表示由输入信道（i）耦合到指定输出信道(j)的功率大小。 定义为输出信道功率与输入信道功率之比：,2、插入损耗,表示由输入信道i到指定信道j的损耗。 定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的减少值。该值通常以分贝(dB)表示，数学表达式为其中：是第i个输出端口的插入损耗；Pi是第i个输出端口测到的光功率值；Pi是输入端的光功率值。,
