光纖傳輸簡介和光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計指南

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上光纖傳輸簡介和光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計指南一、 概述光纖即為光導(dǎo)纖維的簡稱。光纖通訊是以光波為載頻，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的一種通信方式。光纖通訊之所以在最近短短的二十年中能得以迅猛的發(fā)展，是由于它具有以下的突出優(yōu)點而決定：1 傳輸頻帶寬、通訊容量大。光載波頻率為5X1014 MHz, 光纖的帶寬為幾千兆赫茲甚至更高。2 信號損耗低。目前的實用光纖均采用純凈度很高的石英(SiO2)材料，在光波長為1550nm附近，衰減可降至0.2dB/km,已接近理論極限。因此，它的中繼距離可以很遠(yuǎn)。3 不受電磁波干擾。因為光纖為非金屬的介質(zhì)材料，因此它不受電磁波的干擾。 4 線徑細(xì)、重量輕。

2、由于光纖的直徑很小，只有0.1mm左右，因此制成光纜后，直徑要比電纜細(xì)，而且重量也輕。因此，便于制造多芯光纜。5 資源豐富。光纖通訊除了上述優(yōu)點之外，還有抗化學(xué)腐蝕等特點。當(dāng)然光纖本身也有缺點，如光纖質(zhì)地脆、機(jī)械強(qiáng)度低；要求比較好的切斷、連接技術(shù)；分路、耦合比較麻煩等。二、 光纖和光纜1 光纖的分類 按照傳輸模式來劃分：光纖中傳播的模式就是光纖中存在的電磁場場形，或者說是光場場形(HE)。各種場形都是光波導(dǎo)中經(jīng)過多次的反射和干涉的結(jié)果。各種模式是不連續(xù)的離散的。由于駐波才能在光纖中穩(wěn)定的存在，它的存在反映在光纖橫截面上就是各種形狀的光場，即各種光斑。若是一個光斑，我們稱這種光纖為單模光纖，若為

3、兩個以上光斑，我們稱之為多模光纖。 單模光纖(Single-Mode)單模光纖只傳輸主模，也就是說光線只沿光纖的內(nèi)芯進(jìn)行傳輸。由于完全避免了模式色散，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量，長距離的光纖通訊。單模光纖使用的光波長為1310nm或1550nm。 如圖1單模光纖光線軌跡圖。 多模光纖(Multi-Mode)在一定的工作波長下(850nm/1300nm)，有多個模式在光纖中傳輸，這種光纖稱之為多模光纖。由于色散或像差，因此，這種光纖的傳輸性能較差，頻帶較窄，傳輸容量也比較小，距離比較短。如圖1多模光纖光線軌跡圖。 按照纖芯直徑來劃分： 50/125 (m) 緩變型多模光纖 62

4、.5/125 (m) 緩變增強(qiáng)型多模光纖 8.3/125 (m) 緩變型單模光纖備注：50/62.5/8.3m 均為光纖的光芯直徑數(shù)，125m均為光纖玻璃包層的直徑數(shù)。 按照光纖芯的折射率分布來劃分 階躍型光纖 (Step index fiber)，簡稱SIF； 梯度型光纖 (Graded index fiber)，簡稱GIF； 環(huán)形光纖 (ring fiber)； W型光纖2 光纜：點對點光纖傳輸系統(tǒng)是通過光纜進(jìn)行連接。光纜可包含1根光纖(有時稱單纖)或2根光纖(有時稱雙纖)，或者更多(48纖、1000纖)。3 光纖輔助器件： 光纖配線架 (Housing)用于室內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)配線系統(tǒng)。 光纖活

5、動連接器 (Connector)用于各類光纖設(shè)備 (如光端機(jī)等) 與光纖之間的連接。(ST-FC-SC) 光纖適配器和衰減器 (Adaptor and Attenuator)光纖適配器用于各類光纖設(shè)備與光纖連接方式的轉(zhuǎn)換。光纖衰減器用于減弱輸入光功率減，從此避免由于輸入光功率超強(qiáng)而使光接收機(jī)產(chǎn)生的失真。(對于NTK光端機(jī)，無需用衰減器) 光分路器 (Coupler)適用于將一根光纖信號分解為多路光信號輸出(如：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、CCTV系統(tǒng))。 光波分復(fù)用器 (WDM)用于光路中不同波長的光的分離或混合。三、 光端機(jī)模擬光端機(jī)絕大部分為FM調(diào)頻式光端機(jī),個別型號為AM調(diào)幅式光端機(jī)。調(diào)頻技術(shù)的突出優(yōu)點

6、是抗干擾能力強(qiáng)，保真度高，在線性良好的傳輸介質(zhì)中傳輸，對非線性失真的要求不高，只需考慮載噪比就可以。而調(diào)頻系統(tǒng)比調(diào)幅系統(tǒng)的靈敏度高大約16dB，這意味著增加了至少40公里的傳輸能力 (單模)。1 單模光端機(jī)/多模光端機(jī)：模擬光端機(jī)根據(jù)系統(tǒng)的傳輸模式可分為單模光端機(jī)和多模光端機(jī)。一般來說，單模光端機(jī)光信號傳輸可達(dá)幾十公里的距離，有些型號可無中繼傳輸100公里。而多模光端機(jī)的光信號一般傳輸為4公里左右，有些型號可達(dá)6公里。這一點也可作為光纖系統(tǒng)中對一般光端機(jī)選擇的參考標(biāo)準(zhǔn)。 2 數(shù)據(jù)/視頻/音頻光端機(jī)：光端機(jī)根據(jù)傳輸光信號又可分為數(shù)據(jù)(RS-232/RS-422/RS-485/曼徹斯特碼/TTL/

7、常開觸點/常閉觸點)光端機(jī)、視頻(Video)光端機(jī)、音頻(Audio)光端機(jī)、視頻/數(shù)據(jù)光端機(jī)、視頻/音頻光端機(jī)、視頻/數(shù)據(jù)/音頻光端機(jī)以及多路復(fù)用光端機(jī)。3 獨立模塊/插卡式光端機(jī)獨立模塊：獨立模塊光端機(jī)可獨立使用，但需要外接電源。某些類型的光端機(jī)既可用于獨立模塊式也可使用于插卡式密集型機(jī)箱。獨立模塊光端機(jī)主要應(yīng)用于系統(tǒng)遠(yuǎn)程設(shè)備比較分散的場合。插卡式機(jī)箱：插卡式光端機(jī)可插入密集機(jī)箱中工作，每個密集型機(jī)箱為標(biāo)準(zhǔn)19機(jī)架， 具有多個模塊式插槽。插卡式光端機(jī)主要應(yīng)用在系統(tǒng)的控制中心，便于系統(tǒng)安裝和維護(hù)。四、光纖系統(tǒng)設(shè)計簡介1 設(shè)計思路：系統(tǒng)的設(shè)計思路：設(shè)計者能選擇最有效及最節(jié)省成本的方式來傳遞光

8、信號。要做到這一點，設(shè)計者必須了解系統(tǒng)中各個不同部件的要求和損耗，具體損耗如下表1：項 目損 耗1連接器類型：ST連接器 1.00dBFC/SC連接器0.5dB2光纖類型：（視具體光纖類型而定）多模 850nm3.03.5dB/km多模 1300nm1.01.5dB/km單模 1310nm0.20.6dB/km單模 1550nm0.20.4dB/km3接口類型：對接（Butt）2.0dB機(jī)械連接 (Mechanical)0.5dB熔接 (Fusion)0.10.2dB4配線板： 2.0dB除此之外，設(shè)計者還必須從以下幾個方面的情形著手考慮： 光纖系統(tǒng)是要傳輸視頻、音頻、數(shù)據(jù)、還是這些信號的組合

9、？ 這些信號是單向還是雙向？ 信號的傳輸距離有多遠(yuǎn)？ 光纖系統(tǒng)的光學(xué)損耗預(yù)算是多少？ 系統(tǒng)中光學(xué)損耗的總和和光端機(jī)允許的光學(xué)最大衰減值相比較的結(jié)果如何？2 光學(xué)傳輸損耗：光學(xué)損耗值或全部衰減值，是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間各個獨立部件損耗的總和。引起光學(xué)損耗的主要原因有： 光纖每公里損耗 光纖耦合器的損耗 連接器的損耗 接口的損耗在計算這些損耗時，不可能十分準(zhǔn)確，制造廠商將給出標(biāo)準(zhǔn)范圍并制定以下內(nèi)容的容限，如接頭的類型，光源發(fā)射器的壽命和狀態(tài)，以及包括溫度變化在內(nèi)的環(huán)境因素等。在估算光學(xué)能量的損耗時，可參考上面損耗表，進(jìn)行預(yù)算。3 最大衰減值：所有NTK光端機(jī)都標(biāo)示有最大的衰減指標(biāo)，此數(shù)字(以dB分貝

10、表示)越高， 系統(tǒng)可工作的距離就越長。該數(shù)字也可參考光學(xué)損耗預(yù)算，表明NTK光端機(jī)的傳輸能力。 它是系統(tǒng)能夠容忍并工作正常時的最大信號衰減數(shù)值。整個線路的損耗，也稱"鏈路損耗"可通過以下的方式?jīng)Q定： 使用光學(xué)儀器來測量損耗 實際估算各系統(tǒng)部件的損耗后一種要考慮以下因素，每個因素均有其相關(guān)的損耗值：連接器、接頭類型、光纖類型、光纖跳線/配線板，光學(xué)裕度等。隨著制造技術(shù)和工藝的不斷進(jìn)步，這此損耗值也在日益降低，所以在估算傳輸距離時，除了按損耗表考慮上述各因素外，還要參照各部件廠商標(biāo)稱的實際參數(shù)。將這些因素所產(chǎn)生的光學(xué)損耗相加，如果總數(shù)小于NTK光端機(jī)所標(biāo)示的最大衰減數(shù)值， 則就

11、可保證系統(tǒng)的正常工作。而這一點通常可作為一個光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計成功與否的參考標(biāo)準(zhǔn)。4 系統(tǒng)設(shè)計：以下的光纖系統(tǒng)的設(shè)計雖是處于假想的，但又是典型的條件下，可起到拋磚引玉的效果。通過該例，可以使用戶更好地理解如何在設(shè)計一個光纖系統(tǒng)，在既定應(yīng)用中使系統(tǒng)有效地工作。選擇光纖系統(tǒng)部件主要基于較簡單地計算標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)損耗值。 如果符合設(shè)備設(shè)定的最大損耗值(光學(xué)預(yù)算)，則可達(dá)到預(yù)期效果。計算實例：NTK3810 (長距離單路視頻單模傳輸光端機(jī))：1310nm 最大光學(xué)衰減為26dB，(采用DFB激光器可達(dá)34dB或36dB)試問：當(dāng)視頻信號傳輸距離為60公里時，該光纖系統(tǒng)能否正常工作？根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)及組成，可對該系統(tǒng)的光學(xué)損耗進(jìn)行預(yù)算： 光纖的傳輸損耗：60km X 0.2dB/km=12dB FC型連接器損耗：2 X 0.5dB=1dB 光纖熔接點的損耗：30 X 0.1dB=3dB(一般每2公里光纖有1個熔接