基于SPCE061A智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、表211 多模光纖類別代號(hào)分類代號(hào)特性纖芯直徑/um包層直徑/um材料Ala漸變折射率50125二氧化硅Alb漸變折射率125二氧化硅Alc漸變折射率85125二氧化硅Ald漸變折射率100140二氧化硅A2a突變折射率100140二氧化硅1. 光纖的規(guī)格代號(hào)光纖規(guī)格包括光線數(shù)目和光纖類別，如果同一根光纜中有兩種或兩種以上的規(guī)格（光纖數(shù)和類別），中間用“+”連接。光纖數(shù)目的代號(hào)用光纜中同一類別光纖的實(shí)際數(shù)目的數(shù)字表示，而光纖類別的代號(hào)用多模光纖和單模光纖分別表示，用大寫字母A表示多模光纖，用大寫字母B表示單模光纖，再以數(shù)字和小寫字母的組合來標(biāo)識(shí)不同類型的光纖，分別如表211和表212所列。表2

2、12 單模光纖類別代號(hào)分類代號(hào)ITUT命名名稱材料G.652 A、G.652 B、G.652 D常規(guī)光纖二氧化硅截止波長(zhǎng)位移光纖二氧化硅G.652 C常規(guī)光纖二氧化硅B2色散位移光纖二氧化硅B4非零色散位移光纖二氧化硅圖像壓縮數(shù)字光端機(jī)一般采用MPEG II圖像壓縮技術(shù)，它能將活動(dòng)圖像壓縮成N×2Mbps的數(shù)據(jù)流通過標(biāo)準(zhǔn)電信通信接口傳輸或者直接通過光纖傳輸。由于采用了圖像壓縮技術(shù)，它能大大降低信號(hào)傳輸帶寬，以利于占用較少的資源就能傳送圖像信號(hào)。同時(shí)，由于采用了N×2Mbps的標(biāo)準(zhǔn)接口，可以利用現(xiàn)有的電信傳輸設(shè)備的富裕通道傳輸監(jiān)控圖像，為工程應(yīng)用帶來了方便。不過，圖像壓縮數(shù)字

3、光端機(jī)也有其固有的缺點(diǎn)。其致命的弱點(diǎn)就是不能保證圖像傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。因?yàn)閳D像壓縮與解壓縮需要一定的時(shí)間，所以一般會(huì)對(duì)所傳輸?shù)膱D像產(chǎn)生1-2s的延時(shí)。因此，這種設(shè)備只適合于用在對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)所，在工程使用上受到一些限制。另外，經(jīng)過壓縮后圖像會(huì)產(chǎn)生一定的失真，并且這種光端機(jī)的價(jià)格也偏高。非壓縮數(shù)字圖像光端機(jī)的原理就是將模擬視頻信號(hào)進(jìn)行A/D變換后和語(yǔ)音、音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)進(jìn)行復(fù)接，再通過光纖傳輸。它用高的數(shù)據(jù)速率來保證視頻信號(hào)的傳輸質(zhì)量和實(shí)時(shí)性，由于光纖的帶寬非常大，所以這種高數(shù)據(jù)速率也并沒有對(duì)傳輸通道提出過高要求。非壓縮數(shù)字圖像光端機(jī)能提供很好的圖像傳輸質(zhì)量(信噪比大于60dB，微分相位失真小

4、于 2°，微分增益失真小于2%)，達(dá)到了廣播級(jí)的傳輸質(zhì)量，并且圖像傳輸是全實(shí)時(shí)的。半導(dǎo)體激光器LD按縱向（垂直于PN結(jié)）結(jié)構(gòu)的不同，可分為同質(zhì)結(jié)LD、單異質(zhì)結(jié)LD和雙異質(zhì)結(jié)LD。光纖色散包括材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。前兩中色散是由于信號(hào)不是單一頻率額引起的，后一種色散是由于信號(hào)不是單一模式而引起的。1）偏振模色散功率代價(jià)，技算結(jié)果如下：、STM-16系統(tǒng)的核算結(jié)果應(yīng)用代碼I-16目標(biāo)距離（km）154080120160PMD系數(shù)DGD（UI）NA（dB）在次以34，的系統(tǒng)的為-40dBm為基準(zhǔn)，估算除了高速光纖通信系統(tǒng)的接收靈敏度，如下表所示：不同速率不同誤碼率要求的最優(yōu)接收機(jī)靈

5、敏度速率等級(jí)34STM-4STM-16STM-64BER指標(biāo)優(yōu)擾比Q6接收機(jī)靈敏度-40dBm 由上表可推算出最大損耗受限距離如下表所示：不同速率不同工作波長(zhǎng)下的最大衰耗受限距離速率等級(jí)STM-4STM-16STM-64 工作波長(zhǎng)范圍（nm)1310(A區(qū)）1550（B區(qū)）1310(A區(qū)）1550（B區(qū)）1310(A區(qū)）1550（B區(qū)）最大損耗受限距離（km)序言人類社會(huì)的一切活動(dòng)都離不開資訊的傳遞通信,它像人的神經(jīng)系統(tǒng)一樣重要。通信是人與人之間通過某種媒體進(jìn)行的信息交流與傳遞。然而，無論采用何種方法，使用何種媒質(zhì)，只要將信息從一地傳送到另一地，均可稱為通信。古代的通信方式有烽火臺(tái)、擊鼓、驛站

6、快馬接力、信鴿、旗語(yǔ)等。古代的通信對(duì)遠(yuǎn)距離來說，最快也要幾天的時(shí)間，而現(xiàn)代通信以電信方式，如電報(bào)電話、快信、短信、E-MAIL等，實(shí)現(xiàn)了即時(shí)通信。在目前人類的一切通信方式中，電話通信是應(yīng)用最廣泛的一種。電話通信的目的是達(dá)成人們?cè)谌我鈨傻刂g的通話。因此，必須要解決三個(gè)問題：第一是語(yǔ)音信號(hào)的發(fā)送和接收；第二是語(yǔ)音信號(hào)的傳輸；第三是語(yǔ)音信號(hào)的交換。第一個(gè)問題由使用者的終端設(shè)備電話機(jī)來解決。第二個(gè)問題由各種類型的電話傳輸設(shè)備從最簡(jiǎn)單的音頻傳輸線到多路載波設(shè)備，數(shù)位微波，衛(wèi)星通信線路設(shè)備等等來解決。第三個(gè)問題，則由各種類型的電話交換設(shè)備來解決。這三個(gè)部分只要有系統(tǒng)地結(jié)合起來，就能構(gòu)成一個(gè)完整的電話通信

7、系統(tǒng)。而電話交換設(shè)備，是整個(gè)電話通信網(wǎng)路中的樞紐，有著相當(dāng)重要的作用。自20世紀(jì)70年代第一根低損耗光纖和半導(dǎo)體激光器出現(xiàn)后，光纖通信飛速發(fā)展，迅速成熟并得到廣泛商用，成為構(gòu)建國(guó)家基礎(chǔ)信息設(shè)施的主要信息傳輸手段，基于光纖通信技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為最主要的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。光纖通信網(wǎng)絡(luò)提供的巨大帶寬，滿足了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的通信需求，在人類信息化進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用，也促進(jìn)了通信技術(shù)的不斷變革與發(fā)展。在我國(guó)，八縱八橫的光纖骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、城市光纖環(huán)網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)了我國(guó)光纖通信技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，光纖通信技術(shù)也已成為我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距最小的領(lǐng)域之一。 在新一代超高速光纖通信系統(tǒng)中，最具代表性的成就事指在2000

8、年，光波分復(fù)用系統(tǒng)使用波分復(fù)用技術(shù)在一根光纖上實(shí)現(xiàn)了3.28Tb/s的傳輸速率。光波分復(fù)用的突出優(yōu)點(diǎn)是可有效地利用單模光纖的損耗區(qū)所帶來的巨大帶寬資源，明顯提高系統(tǒng)的傳輸容量，同時(shí)將相應(yīng)增加的成本降到很低的程度。目前，“摻鉺光纖放大器+密集波分復(fù)用+非零色散光纖+光子集成”正成為國(guó)際上長(zhǎng)途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。同時(shí)，光交叉鏈接設(shè)備和光分插復(fù)用設(shè)備以及基于波長(zhǎng)選路的密集波分復(fù)用全光網(wǎng)正在大力研究和試驗(yàn)。此外，新型的光器件，新興的技術(shù)和新型的系統(tǒng)也都層出不窮，并獲得迅速發(fā)展。光纖中光功率的吸收損耗、散射損耗和輻射損耗是導(dǎo)致光信號(hào)衰減的幾個(gè)最主要因素，形成光纖損耗的原因很多，既有來自光纖本

9、身的損耗，也有光纖與光源的藕合損耗以及光纖之間的連接損耗。光纖本身?yè)p耗的原因主要有吸收損耗和散射損耗兩類。吸收損耗是光波通過光纖的材料時(shí)，有一部分光能變成熱能，從而造成光功率的損失。造成吸收損耗的原因很多，主要有本征吸收和雜質(zhì)吸收。本征吸收是指光纖基本材料固有的吸收。本征吸收是不可避免的，所以本征吸收基本上確定了任何特定材料的吸收下限。對(duì)于石英光纖，本征吸收有兩個(gè)吸收帶;一個(gè)是紫外吸收帶，一個(gè)是紅外吸收帶。 光纖中的雜質(zhì)吸收有鐵、鉻、銅等過渡金屬離子和氫氧根離子吸收。目前過渡金屬離子含量可以降低到0.4ppb以下，1ppb表示質(zhì)量的十億分之一，吸收峰損耗也可降低到1dB/km以下。由氫氧根離子

10、產(chǎn)生吸收峰出現(xiàn)在950mm、1240mm和1390mm波和附近。其中以1390mm的吸收峰影響最為嚴(yán)重。一般氫氧根離子的含量可降低到l0.5dB/km以下。目前采用特殊的生產(chǎn)工藝幾乎可以完全消除光纖內(nèi)部的氫氧根離子，從而可以制成一個(gè)無水峰光纖，也稱全波光纖。散射損耗是由于光纖的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光發(fā)生散射而產(chǎn)生的損耗。 光纖外在損耗的原因主要是輻射損耗，而輻射效應(yīng)導(dǎo)致的損耗源于光纖幾何形狀的微擾，可以不考慮。從光纖色散產(chǎn)生的機(jī)理來看，它包括模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散3種。模式色散：在多模光纖中由于各傳輸模式的傳輸路徑不同，各模式到達(dá)出射端的時(shí)間不同，從而引

11、起光脈沖展寬，由此產(chǎn)生的色散稱為模式色散。 材料色散：光纖材料石英玻璃的折射率對(duì)不同的傳輸光波長(zhǎng)有不同的值，包含有許多波長(zhǎng)的太陽(yáng)光通過棱鏡以后可分成7種不同顏色就是一個(gè)證明。由于上述原因，材料折射率隨光波長(zhǎng)而變化從而引起脈沖展寬的現(xiàn)象稱為材料色散。波導(dǎo)色散：由于光纖的纖芯與包層的折射率差別很小，因而在界面產(chǎn)生全反射現(xiàn)象時(shí)，有一部分光進(jìn)入到包層之內(nèi)。由于出現(xiàn)在包層內(nèi)的這部分光，大小與光波長(zhǎng)有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長(zhǎng)度隨光波波長(zhǎng)的不同而異。具有一定波譜線寬的光源所發(fā)出的光脈沖射入到光纖后，由于不同波長(zhǎng)的光其傳輸路程不完全相同，所以到達(dá)光纖出射端的時(shí)間也不相同，從而使脈沖展寬。具體說入射光的波長(zhǎng)越

12、長(zhǎng)，進(jìn)入到包層的光強(qiáng)比例就越大，傳輸路徑距離越長(zhǎng)。由上述原因所形成的脈沖展寬現(xiàn)象叫做波導(dǎo)色散。是常規(guī)單模光纖。反射定律為反射線位于入射線和法線所決定的平面內(nèi)，反射線和入射線處于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。折射定律為折射線位于入射線和法線所決定的平面內(nèi)，折射線和入射線位于法線的兩側(cè)。 目前，通信光纖的纖芯和包層的主體材料都是石英玻璃，但兩區(qū)域中摻雜情況不同，因而折射率也不同。纖芯的折射率一般是1.4631.467，包層的折射率是1.451.46左右。也就是說，纖芯的折射率比包層的折射率稍微大一些。這就滿足了全反射的一個(gè)條件。當(dāng)纖芯內(nèi)的光線入射到纖芯與包層的交界面時(shí)，只要其入射角大于臨界角，就會(huì)

13、在纖芯內(nèi)發(fā)生全反射，光就會(huì)全部由交界面偏向中心。當(dāng)碰到對(duì)面交界面時(shí)，又全反射回來，光纖中的光就是這樣在芯包交界面上，不斷地來回全反射，傳向遠(yuǎn)方，而不會(huì)漏射到包層中去。(1) G.652光纖又稱為常規(guī)單模光纖或標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（STD SMF），被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信和圖像傳輸，其性能指標(biāo)如下表。性能模場(chǎng)直徑/um截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm衰減系數(shù)/色散系數(shù)/13101310155013101550要求值9126013101310/15500+18 G.653光纖又稱色散位移光纖（DSF），是將色散零點(diǎn)位移到1550nm附近，其性能如下表。性能模場(chǎng)直徑/um截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/

14、nm工作波長(zhǎng)/nm衰減系數(shù)/色散系數(shù)/13101310155013101550要求值127015501550-180G.654光纖是截止波長(zhǎng)位移光纖，又稱為1550nm損耗最小光纖，其性能如下表所示。性能模場(chǎng)直徑/um截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm衰減系數(shù)/色散系數(shù)/13101310155013101550要求值1530131015500+18 G.655光纖稱為非零色散位移光纖（NZ-DSF）。當(dāng)光纖通信系統(tǒng)為波分復(fù)用系統(tǒng)時(shí)，在零色散波長(zhǎng)區(qū)將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的非線性問題，限制了波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用，其性能如下表。性能模場(chǎng)直徑/um截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm衰減系數(shù)/色散系數(shù)/13101310155013101550要求值81114801540156515401565-18(5) 色散平坦光纖（DFF） 為充分開發(fā)和利用光纖的有效帶寬，需要光纖在整個(gè)光纖通信的波長(zhǎng)段（13101550nm）能有一個(gè)較低的色散值，色散平坦光纖（DFF）就是在13101550nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)呈現(xiàn)出低的色散值的一種光纖，其性能如下表所示。性能模場(chǎng)直徑/um截止波長(zhǎng)/nm零色散波長(zhǎng)/nm工作波長(zhǎng)/nm衰減系數(shù)/色散系