光纖通信原理及基礎(chǔ)知識(shí)51342.ppt

1、光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識(shí),第一章 光纖通信的基本原理 第二章 光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類 第三章 光纖的基本參數(shù) 第四章 光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識(shí),1.1 光纖通信的基本原理,第一章 光纖、光纜的基本知識(shí),電磁波譜,頻譜分配,光纖通信的基本原理,光在傳輸過(guò)程中，在兩種不同的傳輸媒質(zhì)的界面將產(chǎn)生以下行為： 一部分入射光將被反射 一部分入射光將進(jìn)入第二種媒質(zhì)，并產(chǎn)生折射,光的反射和折射定律,光纖通信的基本原理,折射率 n光在真空中的傳播速度/光在該媒質(zhì)中的傳播速度,全反射： 當(dāng)n1n2時(shí)，隨著入射角的不斷增加，在入射角達(dá)到某一值時(shí)，折射角達(dá)到90oC，我們把此時(shí)的入射角稱為臨界角0 。當(dāng)

2、入射角大于臨界角時(shí)，將發(fā)生全反射。,媒質(zhì)1,媒質(zhì)2,根據(jù)折射定律，我們可以求出臨界角，此時(shí)290o。即 n1Sin0=n2Sin90o 所以 Sin0=n2/n1,媒質(zhì),折射率,真空,空氣,水,多模光纖,單模光纖,玻璃,鉆石,光的全反射定律,光纖通信的基本原理,光通信正是利用了全反射原理，當(dāng)光的注入角滿足一定條件時(shí)，光便能在光纖(光波導(dǎo))內(nèi)形成全反射，從而達(dá)到長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪康摹?光纖的導(dǎo)光原理,光纖通信的基本原理,涂 層,包 層,纖芯,光纖的結(jié)構(gòu),光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,光纖通信的優(yōu)點(diǎn),光通信基本原理,大容量,長(zhǎng)中繼距離,適應(yīng)能力強(qiáng),體積小，重量輕，便于安裝和維護(hù),選材豐富，價(jià)格低Raw mat

3、erial abundance, low price,保密性強(qiáng),第一章 光纖通信的基本原理 第二章 光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類 第三章 光纖的基本參數(shù) 第四章 光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識(shí),光纖的結(jié)構(gòu)及組成,涂層 力學(xué)影響的防護(hù),涂層(acrylic) 250 m,涂層 250 m,標(biāo)準(zhǔn)單模光纖,標(biāo)準(zhǔn)梯度折射率分布多模光纖,纖芯 (SiO2+Ge+F) (摻鍺二氧化硅)8.6-9.5 m,纖芯(聚甲基丙烯酸甲酯 )980 m,包層(SiO2+F )摻氟二氧化硅125 m,纖芯(摻鍺二氧化硅)50 m / 62.5 m / 100 m,涂層 1000 m,塑料光纖,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,按

4、材料分類：,二氧化硅系光纖,多組份光纖,塑料光纖,光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,用于通信，如：光纜,用于傳感器，如：光纖陀螺,用于傳輸圖像，如：內(nèi)窺鏡,其它用途，如用于傳輸能量,按用途分類：,光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,按傳輸模式分類：,多模光纖,單模光纖,光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,G651多模光纖：工作波長(zhǎng)為850nm的LAN用的多模光纖 G652光纖：最佳工作波長(zhǎng)為1310nm的單模光纖： G652A G652B:標(biāo)準(zhǔn)光纖 G652C G652D：低水峰（全波 ）光纖 G653光纖：零色散波長(zhǎng)在1.55m窗口的單模光纖 G654光纖：截止波長(zhǎng)在1500 nm的海底應(yīng)用單模

5、光纖,又稱為最低 衰減單 模光纖 G655光纖：在1550nm窗口給定波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)色散不為零的色 散位移單模光纖， 稱為非零色散位移光纖 G655A ：?jiǎn)涡诺拦饫w(1995) G655B、 G655C ：DWDM光纖(2000.10,2003.1) G656光纖：使用于DWDM 系統(tǒng)S+C+L波帶的非零色散位移光纖 (2003.10提出，2004.4爭(zhēng)取會(huì)議同意),光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,單模光纖特性,G.652光纖,G.653光纖,G.654光纖,G.655光纖,最成熟的單模光纖，但未把最小的衰減與最小的色散有效的結(jié)合在一起。,過(guò)渡性的單模光纖，通過(guò)對(duì)光纖的截止波長(zhǎng)進(jìn)行位移而獲得極低

6、的衰減。,過(guò)渡性的單模光纖，把零色散點(diǎn)移到了衰減最小的波長(zhǎng)。,一種新型的單模光纖，把最小的衰減與小的色散結(jié)合在一起。,單模光纖的特性,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,G652光纖的分類、特點(diǎn)與應(yīng)用,應(yīng)用 1.G.652A：支持G.957規(guī)定的SDH傳輸系統(tǒng)，G.691規(guī)定的帶光放大的單通過(guò)路STM-16（ 2.5Gbit/s ）的SDH傳輸系統(tǒng)，G.693規(guī)定的40km的10Gbit/s以太網(wǎng)系統(tǒng)及STM-256 2.G.652B：主要支持更高速率 ，例如G.691和G.692傳輸系統(tǒng)中直到STM-64 （10Gbit/s），在G.693和G.959.1中對(duì)于STM-256的某些應(yīng)用 3.G.652C（

7、低水峰光纖） ：與G.652A光纖屬性類似，允許使用在13601530nm擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍 4.G.652D：與G.652B光纖屬性類似，允許使用在13601530nm擴(kuò)展波長(zhǎng)范圍,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,光纖應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì), 長(zhǎng)距離應(yīng)用，發(fā)展方向是大有效面積色散平坦型G.655 城域網(wǎng)中，低水峰光纖（ G.652C、 G.652D）有較大的應(yīng)用前景，關(guān)鍵在價(jià)格，目前主 要采用的是G.652A、 G.652B光纖 接入網(wǎng)中將主要應(yīng)用G.652光纖，其發(fā)展前景仍被很多專家看好 （目前市場(chǎng)規(guī)模在下降，但仍繼續(xù)占主導(dǎo)地位） LAN中將主要應(yīng)用多模光纖，芯徑逐漸由62.5m向50 m發(fā) 展，市場(chǎng)在逐漸擴(kuò)大

8、室內(nèi)布線將向塑料光纖發(fā)展,光纖應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì),光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,第一章 光纖通信的基本原理 第二章 光纖的基本結(jié)構(gòu)及分類 第三章 光纖的基本參數(shù) 第四章 光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識(shí),幾何尺寸參數(shù),光學(xué)及傳輸特性參數(shù),機(jī)械及環(huán)境性能參數(shù),光纖參數(shù)分類,光纖的基本參數(shù),光纖的幾何尺寸參數(shù),纖芯直徑 纖芯/包層同心度 包層外徑(d=dx+dy/2) 包層不圓度(|dmax-dmin|/d) 涂層外徑 包層/涂層同心度 光纖翹曲度 R,R,光纖的基本參數(shù),光纖幾何尺寸參數(shù)典型值,纖芯直徑(多模光纖)：,纖芯直徑(單模光纖)：,纖芯/包層同心度：,包層外徑：,包層不圓度：,涂層外徑：,

9、包層/涂層同心度：,62.5/50m,810m,1.0m,125m2m,2%,245m10m,15m,光纖翹曲度：,2m,光纖的基本參數(shù),光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù),衰減系數(shù),色散系數(shù),截止波長(zhǎng),彎曲損耗,偏振模色散,模場(chǎng)直徑,光纖的基本參數(shù),定義： 高斯分布的單模光纖，模場(chǎng)直徑是光場(chǎng)幅度分布1/e處各點(diǎn)所圍成圓的直徑，也等于光功率分布1/e2處各點(diǎn)所圍成圓的直徑。,光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù)之一-模場(chǎng)直徑,光纖的基本參數(shù),P0,Pe,衰減系數(shù)10lg(Pi/Po)/L 下面: Pi 輸入功率 Po 通過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光纖后的輸出功率 L 傳輸距離 定義: Loss(dB)= -10lg(Pout/P

10、in) 限制傳輸距離. 固有損耗: 瑞利散射, 材料反射 (紫外線輻射 1550nm: 9-11m,光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù)之一-參數(shù)典型值,光纖的基本參數(shù),偏振模色散：,PMD0.5ps/(km)1/2,光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù)之一-ITU規(guī)范典型值,光纖的基本參數(shù),機(jī)械及環(huán)境性能參數(shù),光纖篩選應(yīng)力水平,光纖抗張強(qiáng)度,光纖動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù),光纖靜態(tài)疲勞參數(shù),篩選應(yīng)力：0.69GPa 持續(xù)時(shí)間：1s,典型值：500kpsi,nd 20,ns 20,光纖的基本參數(shù),光纖溫度衰減特性,光纖浸水性能,光纖老化性能,-60oC+85oC下附加衰減： 0.05dB/km,23oC下，浸水14天后附加衰 減：0.05dB/km,溫度濕度衰減特性,-10oC+85oC，98%RH下附加衰減： 0.05dB/km,85oC下老化一個(gè)月后附加衰 減：0.05dB/km,機(jī)械及環(huán)境性能參數(shù),光纖的基本參數(shù),第一章 光纖通信的基本原理 第二章 光纖的基本結(jié)構(gòu)及分類 第三章 光纖的基本參數(shù) 第四章 光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識(shí),光纖制造的工藝流程,制造光纖的基本化學(xué)反應(yīng)式如下：SiCl4 + O2 = SiO2 + 2Cl2,其工藝流程如下：,制棒,脫水,燒縮,拋光,拉絲,篩選、復(fù)繞,光纖的制造方法,根據(jù)預(yù)制棒生產(chǎn)方式的不同，光纖制造方法可分為以下四種：,改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD