光纖通信基礎(chǔ)PPT課件

1、第二講 光纖通信基礎(chǔ),2,光纖通信的概念 光纖通信就是以光波為載波，光導纖維為傳輸介質(zhì)的通信方式,3,光纖通信的發(fā)展過程,4,古代光通信 約3000年前的烽火臺：烽火戲諸侯； 17世紀，發(fā)明了望遠鏡； 17世紀，旗語在航海上得到廣泛應(yīng)用,共同特點：利用空氣傳播可見光，由人眼接收,5,現(xiàn)代光通信-光電話 1880年，貝爾利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，用硒晶體作為光接收器件，成功地進行了光電話的實驗，通話距離最遠達到了213米,6,光通信必須要解決兩個最根本性問題： 必須有能穩(wěn)定傳送光的介質(zhì) 必須要找到理想的光源,7,1960年，美國人梅曼發(fā)明了紅寶石激光器，從此人們便可獲得頻率穩(wěn)定的光源。研

2、究現(xiàn)代化光通信的時代也從此開始。 1966年7月，英國標準電信研究所的英籍華人高錕博士，就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了有重大意義的論文，論述了造成光纖損耗的主要原因，并從理論上分析：如果能去除玻璃上的雜質(zhì)，就有可能使光的傳輸損耗大大降低，可降低到20dB/km左右（20dB/km表示信號傳輸1公里后只剩1/100,8,1970年，美國康寧公司的三名科研人員成功地制成了傳輸損耗20dB/km的光纖。 1970年，美國貝爾研究所成功地研制出能在室溫下連續(xù)工作的半導體激光器。 1974年光纖損耗達到了1dB/km的水平; 1977年，已研制成功了能連續(xù)工作幾萬小時、在實用環(huán)境中工作10年的長壽命的激光器,9

3、,1977年在美國芝加哥和圣塔摩尼卡之間首次建成商用的光纖通信系統(tǒng),10,到1990年，短短十幾年中，光纖通信已經(jīng)經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代，其中主要是 由多模光纖過渡到單模光纖； 由短波長區(qū)（0.85m，損耗約為34dB/km左右）過渡到長波長區(qū)（1.31m，損耗為0.35dB/km，1.55m，損耗為0.19dB/km ）。 光纖的傳輸速率已經(jīng)達到了10Gb/s,11,光纖通信的特點,12,光纖傳輸帶寬高，通信容量大。 光纖中繼距離長。 光纖損耗低。 電磁干擾能力強。 光纜的尺寸小，重量輕。 光纖資源豐富，節(jié)約有色金屬和能源,13,光纖結(jié)構(gòu),14,光纖的結(jié)構(gòu),纖芯 ：折射率較高，用來傳送光； 包層

4、 ：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件； 涂覆層：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖,15,37,光纖尺寸參數(shù),典型纖芯直徑9 m、 50 m 、62.5m 典型包層直徑 125 m 典型涂覆層直徑 250 m,Provided by Superior Essex,16,光纖原理,17,光纖傳輸光學原理圖,18,光纖性能,19,衰減 光在光纖中傳輸時的能量損耗 850nm3 dB/km 1310nm0.35dB/km 1550nm0.2dB/km,20,色散 色散就是光纖中傳輸?shù)牟煌Ｊ降墓庑盘栔械牟煌l率分量，由于速度不同造成到達光纖終端存在先后順序，從而產(chǎn)生波形畸變的一種現(xiàn)象。雨后的彩虹，

5、這些都是最簡單的色散現(xiàn)象。色散越小，帶寬就越大,21,光纖的三個“窗口,第一窗口 850nm 損耗3dB/km 。 第二窗口 1310nm 損耗0.35dB/km 第三窗口 1550nm 損耗0.2dB/km,22,工作波長 多模（MM）工作于 850 nm 和 1300 nm 單模（SM）工作于 1310 nm 和 1550 nm,23,光纖代號,24,光纖類別的代號光纖類別采用光纖產(chǎn)品的分類代號表示。B1.1 G652a和G652b光纖B1.3 G652c和G652d低水峰單模光纖B6_a G657A1和G657A2光纖B6_b G657B2和G657B3光纖A1a 50/125um多模光

6、纖A1b 62.5/125um多模光纖A1am150 50/125um萬兆150多模光纖A1am300 50/125um萬兆300多模光纖A1am550 50/125um萬兆550多模光纖,25,光纖分類,26,按照制造光纖所用的材料分類有： 石英系光纖 多組分玻璃光纖 塑料包層石英芯光纖 全塑料光纖 氟化物光纖,27,按光在光纖中的傳輸模式分 多模光纖 單模光纖,28,多模光纖,多模光纖(Multi Mode Fiber)：纖芯較粗(50或62.5m)，可傳多種模式的光，其模間色散較大，這就限制了傳輸距離，適合中容量、中距離傳輸,29,多模光纖的分類 OM1 OM2 OM3 OM4,30,多

7、模光纖的應(yīng)用及傳輸距離,31,單模光纖,單模光纖(Single Mode Fiber)：纖芯很細(芯徑一般約為9m)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于大容量遠距離傳輸,32,單模光纖的分類 OS1 OS2,33,常用單模光纖,34,G.652單模光纖,35,定義 在1.31m波長處，單模光纖的材料色散和波導色散一為正、一為負，大小也正好相等。這就是說在1.31m波長處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看，1.31m處正好是光纖的一個低損耗窗口。這樣，1.31m波長區(qū)就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口。這種光纖由國際電信聯(lián)盟ITUT在G.652建議中確定的，因此這種光纖

8、又稱G.652光纖,36,分類 G.652.A 用于支持10Gbit/s系統(tǒng)傳輸距離可達400km；10Gbit/s以太網(wǎng)的傳輸達40km，支持40Gbit/s系統(tǒng)的距離為2km。 G.652.B 用于必須支持10Gbit/s系統(tǒng)傳輸距離可達3000km以上，40Gbit/s系統(tǒng)的傳輸距離為80km,37,分類 G.652.C 基本屬性與G.652A相同，但在1550nm的衰減系數(shù)更低，而且消除了1380nm附近的水吸收峰，即系統(tǒng)可以工作在13601530nm波段。 G.652.D 基本屬性與G.652B光纖基本相同，而衰減系數(shù)與G.652C光纖相同，即系統(tǒng)可以工作在13601530nm波段,

9、38,G.657單模光纖,39,定義 G.657光纖具有良好的抗彎曲性能，彎曲損耗比較小,使其適用于光纖接入網(wǎng)，包括位于光纖接入網(wǎng)終端的建筑物內(nèi)的各種布線。在新版本的標準建議中，按照是否與G.652光纖兼容的原則，將G.657光纖劃分成了A大類和B大類光纖，同時按照最小可彎曲半徑的原則，將彎曲等級分為1，2，3三個等級，其中1對應(yīng)10mm最小彎曲半徑，2對應(yīng)7.5mm最小彎曲半徑，3對應(yīng)5mm最小彎曲半徑,40,分類 G.657.A1、G.657.A2、 G.657.B2、G.657.B3,41,42,G.657A光纖的傳輸和互連性能與G.652D相同。與G.652D光纖不同的是，為了改善光纖

10、接入網(wǎng)中的光纖接續(xù)性能，G.657A光纖具有更好的彎曲性能，幾何尺寸技術(shù)要求更精確。 G.657B光纖的傳輸工作波長分別是1310、1550和1625nm。G.657B光纖的應(yīng)用只限于建筑物內(nèi)的信號傳輸，它的熔接和連接特性與G.652光纖完全不同，與G.652光纖有很高的熔接損耗，但可以在彎曲半徑非常小的情況下正常工作,43,光纜,44,光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現(xiàn)光信號傳輸?shù)囊环N通信線纜。 通俗的說光纜就是由光纖經(jīng)過一定的工藝而形成的線纜,光纜的定義,45,光纜型號的命名規(guī)則,根據(jù)光纜命名的國家標準，光纜型號由光纜的型式和光纖的規(guī)格兩大部分

11、組成。其中型式由光纜分類、加強構(gòu)件、結(jié)構(gòu)特征、護套和外護套組成；光纖規(guī)格由光纖數(shù)和光纖類別組成,46,I：光纜分類的代號GY 通信用室（野）外光纜GJ 通信用室（局）內(nèi)光纜其中：室（局）內(nèi)光纜子分類代號P 配線光纜（布線光纜）B 分支光纜II：加強構(gòu)件的代號（無符號）金屬加強構(gòu)件 F 非金屬加強構(gòu)件,47,III：結(jié)構(gòu)特征的代號當有幾個結(jié)構(gòu)特征需要注明時，可用組合代號法表示，其組合代號按下列相應(yīng)的各代號自上而下的順序排列。D 光纖帶結(jié)構(gòu)（無符號）光纖松套被覆結(jié)構(gòu)J 光纖緊套被覆結(jié)構(gòu)（無符號）層絞結(jié)構(gòu)G 骨架槽結(jié)構(gòu)X 纜中心管（被覆）結(jié)構(gòu) T 油膏填充式結(jié)構(gòu)（無符號）干式阻水結(jié)構(gòu)R 充氣式結(jié)構(gòu)C

12、 自承式結(jié)構(gòu),48,B 扁平形狀E 橢圓形狀Z 阻燃IV：內(nèi)護套的代號Y 聚乙烯護套V 聚氯乙烯護套U 聚氨酯護套H 低煙無鹵護套A 鋁聚乙烯粘結(jié)護套S 鋼聚乙烯粘結(jié)護套W 夾帶平行鋼絲的鋼聚乙烯粘結(jié)護套L 鋁護套G 鋼護套Q 鉛護套,49,V：護套的代號外護套代號由鎧裝層代號和外被層代號表示鎧裝層代號無鎧裝層2 繞包雙鋼帶3 單細圓鋼絲33 雙細圓鋼絲4 單粗圓鋼絲44 雙粗圓鋼絲5 皺紋鋼帶,50,外被層代號1 纖維外被2 聚氯乙烯套3 聚乙烯套4 聚乙烯套加覆尼龍?zhí)? 聚乙烯保護管VI：光纖數(shù)的代號光纖數(shù)的代號用光纜中同類別光纖的實際有效數(shù)目的數(shù)字表示,51,VII：光纖類別的代號光纖類

13、別采用光纖產(chǎn)品的分類代號表示。B1.1 G652a和G652a光纖B1.3 G652c和G652d低水峰單模光纖B6_a G657A1和G657A2光纖B6_b G657B2和G657B3光纖A1a 50/125um多模光纖A1b 62.5/125um多模光纖A1am150 50/125um萬兆150多模光纖A1am300 50/125um萬兆300多模光纖A1am550 50/125um萬兆550多模光纖,52,舉例 GYTA53-12B1.3 室外金屬加強構(gòu)件，光纖松套被覆層絞式結(jié)構(gòu)，油膏填充，鋁聚乙烯粘結(jié)內(nèi)護套，皺紋鋼帶，聚乙烯外護套，12芯低水峰單模光纜,53,舉例 GYXTW-08A

14、1am300 室外金屬加強構(gòu)件，光纖松套被覆，中心管式結(jié)構(gòu)，油膏填充，夾帶平行鋼絲的鋼聚乙烯粘結(jié)護套，8芯萬兆300多模光纜,54,光纜的分類 室外光纜、室內(nèi)光纜 布線光纜、分支光纜 單模光纜、多模光纜 層絞式光纜、中心管式光纜、骨架式光纜、蝶形光纜和帶狀光纜,55,室外中心管式 S護套光纜（GYXTW,光纜的結(jié)構(gòu)是將單模或多模光纖套入松套管中，套管內(nèi)填充防水化合物。松套管外用一層雙面涂塑鋼帶縱包，鋼帶和松套管之間加阻水材料以保證光纜的緊湊和縱向阻水，兩側(cè)放置兩根平行鋼絲后擠制護套成纜,56,室外松套管式非鎧裝光纜（GYTA） (層絞式,光纜的結(jié)構(gòu)是將單?；蚨嗄９饫w套入松套管中，套管內(nèi)填充防水

15、化合物。纖芯的中心是一根金屬加強芯，對于某些芯數(shù)的光纜來說，金屬加強芯外還需擠上一層聚乙烯（PE）。松套管（和填充繩）圍繞中心加強芯絞合成緊湊和圓形的纜芯，纜芯內(nèi)的縫隙充以阻水填充物。涂塑鋁帶縱包后擠制聚乙烯護套成纜,57,標準松套管式加強鎧裝光纜（GYTA53） (層絞式,光纜的結(jié)構(gòu)是將單模或多模光纖套入松套管中，套管內(nèi)填充防水化合物。纖芯的中心是一根金屬加強芯，對于某些芯數(shù)的光纜來說，金屬加強芯外還需擠上一層聚乙烯（PE）。松套管（和填充繩）圍繞中心加強芯絞合成緊湊和圓形的纜芯，纜芯內(nèi)的縫隙充以阻水填充物。涂塑鋁帶（APL）縱包后擠一層聚乙烯內(nèi)護套,雙面涂塑鋼帶( PSP)縱包后擠制聚乙烯

16、外護套成纜,58,室內(nèi)布線光纜,多用途室內(nèi)布線光纜是由若干根單?；蚨嗄涡揪o套光纖圍繞中心成纜芯后，通過芳綸加強，再套上PVC或低煙無鹵（LSZH）材料外護套構(gòu)成,59,多用途室內(nèi)分支光纜,多用途室內(nèi)布線光纜是由若干根單模或多模單芯緊套光纖圍繞中心加強構(gòu)件膠合成纜芯后，再套上PVC或低煙無鹵（LSZH）材料外護套構(gòu)成,60,皮線光纜,61,光纖連接器,62,常用的光纖連接器型號 FC型、SC型、ST型、LC型、MPO型等。 按插頭端面形式分,PC型,UPC型,APC型,分類,63,FC,ST,LC,SC,SC型LC,MPO,光纖適配器,64,FC,ST,LC,SC,MPO,光纖插頭,65,LC-LC跳線,SC-SC跳線,FC-FC跳線,ST-ST跳線,MPO-MPO跳線,光纖跳線,SC-LC跳線,66,LC尾纖,SC尾纖,FC尾纖,ST尾纖,光纖尾纖,67,光纖連接器的損耗,68,光纖接續(xù)的內(nèi)部損耗： 芯徑失配； 同心度不良； 光纖接續(xù)的外部損耗： 橫向偏移； 縱向間隙； 軸向角偏差,69,SC/LC/FC/ST單模光纖連接器插頭： 插入損耗0.35db（對于標準插頭） 插入損耗0.5db （任意互配） 回波損耗40db（PC型) 波損耗60db（APC型)