《光纤通信原理 第2版 教学课件 PPT 作者 邓大鹏 第七次课》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤通信原理 第2版 教学课件 PPT 作者 邓大鹏 第七次课（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.4 光缆,光纤和其它元件组合起来构成组合体光缆。,一、光缆的构造,主要要求是： 在敷设时及敷设后20年以上的使用时间内，要为光纤提供足够的保护，从而使光纤不会遭受外力（包括物理的、化学的、动态的、静态的外界影响）而损坏； 光纤的传输特性不能劣化； 光缆的芯径细、重量轻，使光缆接续、敷设容易，使用、维护方便等。,缆芯,护层,光缆,光纤、光纤套管或骨架、加强元件（必要时还有铜线），填充油膏，,是由护套和外护层构成的多层组合体 ，其作用是进一步保护光纤,一般直埋光缆从外到内有：聚乙烯外护套、金属护层、聚乙烯内护套、防水填充料、光纤松套管、油膏、光纤,二、光缆的典型结构,三、光缆的种类,根据光缆的
2、传输性能、距离和用途，光缆可以分为市话光缆、 长途光缆、海底光缆和用户光缆。,根据光纤的种类，光缆可以分为多模光缆、单模光缆。,根据光纤芯数的多少，光缆可以分为单芯光缆和多芯光缆等等。,根据加强构件的配置方式，光缆可以分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨架式光缆等）、分散加强构件光缆（如束管式光缆）和护层加强构件光缆（如带状式光缆）,根据敷设方式，光缆可以分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆,根据护层材料性质，光缆可以分为普通光缆、阻燃光缆和防蚁、防鼠光缆等。,第三章 光纤的传输特性,光纤的传输特性,光纤在光纤通信系统的主要作用是完成光能量的传输，所以在光纤通信原理课程里我们最关心光纤
3、的传输特性。 光纤的传输特性主要有两部分，光纤的损耗特性和色散特性。,一、 光纤的损耗特性,光纤损耗,吸收损耗,本征吸收,杂质吸收,原子缺陷吸收,紫外吸收 红外吸收,氢氧根（OH）吸收 过渡金属离子吸收,瑞利散射损耗 结构不完善引起的散射损耗,散射损耗,弯曲损耗,光纤弯曲损耗 光纤微弯损耗,1.吸收损耗,本征吸收,吸收损耗,紫外吸收 红外吸收,氢氧根(OH)吸收 过渡金属离子吸收,原子缺陷吸收,杂质吸收,紫外吸收：,光纤中传输的光子流将光纤材料中的电子激发到高能级时，光子流中的能量将被电子吸收，从而引起光信号的损耗。 这种损耗对于波长小于0.4m的紫外区中的光波表现得特别强烈，形成紫外吸收带。
4、它的吸收损耗曲线已延伸到光纤通信波段(即0.81.7m波段)。在短波长范围内，引起光纤损耗小于0.1dB/km。,红外吸收：,光纤中传播的光波与晶格相互作用时，一部分光波量传递给晶格，使其振动加剧，从而引起光信号的损耗。 这种吸收损耗对于红外区中2m以上的光波表现得特别强烈。,SiO2-GeO2材料制成的单模光纤，在1.55m波长处测得的损耗仅为0.2dB/km,光纤中的铁、钴、镍、铜、锰、铬等和氢氧根(OH) 在光纤传输的电磁场(光波)的作用下产生振动，因而吸收一部分光能，引起损耗。 它们的影响可以随杂质浓度的降低而减小，直到清除。降低材料中的过渡金属离子比较容易，目前已可以使它们的影响减小
5、到最小程度。,杂质吸收：,OH振动吸收影响较大。在0.62.73m的波长范围内产生若干吸收峰。当降到0.81.0ppb(10-9 )时，在整个0.71.6m波谱范围内，其吸收峰基本消失，得到如图虚线所示的曲线。1.31m波长 窗口和1.55m波长 窗口不再被OH吸 收峰隔开因而得到 一个很宽的低损耗 波长窗口，有利于 波分复用。,OH吸收损耗,0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 (m),原子缺陷吸收：,通常在光纤的制造过程中，光纤材料受到某种热激励或光辐射时将会发生某个共价键断裂而产生原子缺陷，此时晶格很容易在光场的作用下产生振动，从而吸收光能，引起损耗，其
6、峰值吸收波长约为630nm左右。原子缺陷吸收，可以通过选用合适的制造工艺、不同的掺杂材料及含量使之减小到可以忽略不计的程度。,2.散射损耗,线性散射损耗,散射损耗,非线性散射损耗,瑞利散射,结构不完善散射,瑞利散射 ：,在光纤的制造过程中，热骚动使原子产生压缩性的不均匀性或压缩性的起伏，这使物质的密度不均匀，进而使折射率不均匀。这些不均匀尺寸比光波长还小。当光纤中传播的光照在这些不均匀微粒上时，就会向各个方向散射，这种造成散射的粒子尺寸比波长小得多时的散射称为瑞利散射。瑞利散射引起的损耗与4成正比。,结构不完善引起的散射：,在光纤制造过程中，由于工艺、技术问题以及一些随机因素，可能造成光纤结构
7、上的缺陷，如光纤的纤芯和包层的界面不完整、芯径变化、圆度不均匀、光纤中残留气泡和裂痕等等。这些结构上不完善处的尺寸远大于光波波长，引起与波长无关的散射损耗。,非线性散射损耗 光纤中存在两种非线性散射，它们都与石英光纤的振动激发态有关，分别为受激喇曼散射和受激布里渊散射。 在高功率传输时，光纤中的受激喇曼散射和受激布里渊散射能导致相当大的损耗，一旦入射光功率超过阈值，散射光强将呈指数增长。 系统采用波分复用和掺铒光放大器（EDFA）时，一定要考虑这两种散射损耗的影响。,3.弯曲损耗,光纤弯曲时会造成模式转换，如低阶模变为高阶模时，传输路径增加，损耗增大；若导模转换为辐射模时，造成辐射损耗。为了尽量减小这种损耗，施工过程中严格规定了光纤光缆的允许弯曲半径，使弯曲损耗降低到可以忽略不计的程度。,光纤弯曲：,曲率半径比光纤的直径大得多的弯曲，我们习惯就叫弯曲。,光纤微弯：,由于光纤受到侧压力和套塑光纤遇到温度变化时，光纤的纤芯包层和套塑的热膨胀系数不一致而引起的光纤轴产生微米级的弯曲称为微弯。其损耗机理和弯曲一致，也是由模式变换引起的。,典型光纤损耗曲线,4.光纤损耗系数,传输单位长度（1Km）光纤所引起的光功率减小的分贝数，一般用表示损耗系数，单位是dB/Km,光纤的理论损耗：,
