光纤通信原理及基础知识.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流光纤通信原理及基础知识.精品文档.偏振模色散受限的最大理论传输距离 B 当比特率大于10Gbs 偏振模色散必须考虑 降低光纤偏振模色散值 改进光纤的几何形状 导致裸纤的旋转 10 PMD ps4 km 25 Gbs 10 Gbs 40 Gbs 30 180km llkm lkm 10 1600 km 100 km 6km 05 6400 km 400 km 25km 02 40000 km 2500 km 156km 光纤的光学及传输特性参数之一-偏振模色散受限的最大理 论传输距离 光纤的基本参数 固有和非固有的偏振模色散原因 包层中心为椭圆

2、 包层偏心 进入气体 侧压 涂层椭圆 涂层偏心 非固有原因 侧压 弯曲 扭曲 光纤的光学及传输特性参数之一-偏振模色散 光纤的基本参数 定义 光纤作为单模光纤工作的最短波长工作波长超过此波长时只能传输基模此时光纤为单模光纤工作波长低于此波长时除基模外高次模也可传输此时光纤为多模光纤 光纤的光学及传输特性参数之一-截止波长 光纤的基本参数 弯曲损耗 宏观弯曲损耗是指光纤在以远远大于光纤外径的曲率半径弯曲时所引入的附加损耗 微观弯曲损耗是指光纤受到不均匀应力的作用光纤轴产生的微小不规则弯曲所引入的附加损耗 光纤的光学及传输特性参数之一-弯曲损耗 光纤的基本参数 衰减系数 色散系数 截止波长 弯曲损

3、耗 1310nm波长处036dBkm 1550nm波长处022dBkm 1310nm波长处 0ps nmkm 1550nm波长处19ps nmkm cc1260nm 以75mm为直径松绕100圈1550nm波长处附加衰减005dB 模场直径 1310nm 8-10m 1550nm 9-11m 光纤的光学及传输特性参数之一-参数典型值 光纤的基本参数 偏振模色散 PMD05ps km 12 光纤的光学及传输特性参数之一-ITU规范典型值 光纤的基本参数 机械及环境性能参数 光纤筛选应力水平 光纤抗张强度 光纤动态疲劳参数 光纤静态疲劳参数 筛选应力069GPa 持续时间1s 典型值500kpsi

4、 nd 20 ns 20 光纤的基本参数 光纤温度衰减特性 光纤浸水性能 光纤老化性能 -60oC85oC下附加衰减 005dBkm 23oC下浸水14天后附加衰 减005dBkm 温度湿度衰减特性 -10oC85oC98RH下附加衰减 005dBkm 85oC下老化一个月后附加衰 减005dBkm 机械及环境性能参数 光纤的基本参数 第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构及分类 第三章 光纤的基本参数 第四章 光纤的制造方法 光纤的通信原理及基础知识 光纤制造的工艺流程 制造光纤的基本化学反应式如下SiCl4 O2 SiO2 2Cl2 其工艺流程如下 制棒 脱水 烧缩 抛光 拉丝

5、 筛选复绕 光纤的制造方法 根据预制棒生产方式的不同光纤制造方法可分为以下四种 改进的化学气相沉积法 MCVD 等离子激活化学气相沉积法 PCVD 真空泵 O2 SiCl4 GeCl4 BBr3 空腔谐振器 排气 喷灯 管子 O2 SiCl4 GeCl4 光纤制造的方法 光纤的制造方法 管外气相沉积法 OVD 喷灯 O2 SiCl4 GeCl4 O2H2 多孔预制棒 喷灯 O2 SiCl4 GeCl4 O2H2 O2H2 多孔预制棒 轴向气相沉积法 VAD 光纤制造的方法 光纤的制造方法 工艺要求 高洁净度 氮气保护 高速涂覆 快速冷却 预制棒驱动机构 石墨炉 预制棒 在线测径仪 在线测径仪

6、涂覆模 涂覆模 UV固化炉 UV固化炉 收线盘 拉丝 光纤的制造方法 THANK YOU Please leave your Idea That is all for today 一般折射率n 1c 310 n1 n2 1信号丢失极小2无电磁干扰3 纤芯芯径 包层直径 光纤的模是指 电磁波在光线中的传播方式 G652称为常规单模光纤可在双波长工作其在1310nm处色散最低在1550处衰减最低价格低技术成熟90 其大色散在1550nm处对系统传输速率有很大影响 G652 最佳工作波长1310 G653 零色散波长在155 m 高斯分布的单模光纤模场直径是光场幅度分布1e处各点所围成圆的直径也等于

7、光功率分布1e2处各点所围成圆的直径一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1e的各点中两点最大距离 石英光纤的损耗曲线 光纤的色散引起传输信号的畸变使通信质量下降从而限制了通信容量和通信距离光源发出的不是单色光调制信号有一定的带宽 材料色散波导色散模式色散偏振色散 单模光纤中世纪存在偏振方向相互正交的两个基模 当光纤存在双折射时这两个模式的传输速度不同由此引起的色散叫偏振色散也属模式色散的范畴 微弯损耗是在光纤的制作成缆敷设光纤在低温环境下运作而产生微弯产生的损耗是不可避免的 光纤的通信原理及基础知识 第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构和分类 第三章 光纤的基本参数

8、第四章 光纤的制造方法 光纤的通信原理及基础知识 11 光纤通信的基本原理 信号 处理 发送端 信号 处理 接收端 光波导 第一章 光纤光缆的基本知识 f 10km 1km 100m 10m 1m 1cm 1dm 105m 100km 107m 0 10Hz 100Hz 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G 10G 1cm 100m 1mm 10m 100nm 1m 10nm 1nm 100pm 10pm 1pm 10G 100G 1T 10T 100T 1015T 1017T 1016T 1019T 1018T 1020T 16m 15m 13m 14m 11m 12m 1m

9、 900nm 800nm 700nm 500nm 600nm 400nm 红外线 紫外线 X射线 伽玛射线 光纤应用范围 无线电 电视 卫星 LW KW MW UKW dm cm 高频 微波 低频 交流电 直流电 微波 可见光 电磁波谱 频谱分配 光纤通信的基本原理 光在传输过程中在两种不同的传输媒质的界面将产生以下行为 一部分入射光将被反射 一部分入射光将进入第二种媒质并产生折射 媒质1 折射率n1 媒质2 折射率n2 入射光线 反射光线 1 2 1 2 n1Sin1 n2Sin2 媒质1 折射率n1 媒质2 折射率n2 入射光线 1 2 折射光线 光的反射和折射定律 光纤通信的基本原理 折

10、射率 n光在真空中的传播速度光在该媒质中的传播速度 全反射 当n1 n2时随着入射角的不断增加在入射角达到某一值时折射角达到90oC我们把此时的入射角称为临界角0 当入射角大于临界角时将发生全反射 媒质1 媒质2 根据折射定律我们可以求出临界角此时290o即 n1Sin0 n2Sin90o 所以 Sin0 n2n1 媒质 折射率 真空 空气 水 多模光纤 单模光纤 玻璃 钻石 光的全反射定律 光纤通信的基本原理 光通信正是利用了全反射原理当光的注入角满足一定条件时光便能在光纤 光波导 内形成全反射从而达到长距离传输的目的 包层 n2 纤芯 n1 光纤中心轴线 0 90- 0 包层 n2 空气

11、n0 1 光纤的导光原理 光纤通信的基本原理 n1 n2 n0 n0 空气中的折射率 n1 纤芯的折射率 n2 包层的折射率 0 0 入射角 和 sin0 n2n1 条件 涂 层 包 层 纤芯 光纤的结构 光纤的基本结构和分类 光纤通信的优点 光通信基本原理 大容量 长中继距离 适应能力强 体积小重量轻便于安装和维护 选材丰富价格低Raw material abundance low price 保密性强 第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构和分类 第三章 光纤的基本参数 第四章 光纤的制造方法 光纤的通信原理及基础知识 光纤的结构及组成 涂层 力学影响的防护 涂层 acryli

12、c 250 m 涂层 250 m 标准单模光纤 标准梯度折射率分布多模光纤 纤芯 SiO2GeF 掺锗二氧化硅 86-95 m 纤芯 聚甲基丙烯酸甲酯 980 m 包层 SiO2F 掺氟二氧化硅125 m 纤芯 掺锗二氧化硅 50 m 625 m 100 m 涂层 1000 m 塑料光纤 光纤的基本结构和分类 按材料分类 二氧化硅系光纤 多组份光纤 塑料光纤 光纤的分类 光纤的基本结构和分类 用于通信如光缆 用于传感器如光纤陀螺 用于传输图像如内窥镜 其它用途如用于传输能量 按用途分类 光纤的分类 光纤的基本结构和分类 按传输模式分类 多模光纤 单模光纤 光纤的分类 光纤的基本结构和分类 G6

13、51多模光纤工作波长为850nm的LAN用的多模光纤 G652光纤最佳工作波长为1310nm的单模光纤 G652A G652B标准光纤 G652C G652D低水峰全波 光纤 G653光纤零色散波长在155m窗口的单模光纤 G654光纤截止波长在1500 nm的海底应用单模光纤又称为最低 衰减单 模光纤 G655光纤在1550nm窗口给定波长区间内色散不为零的色 散位移单模光纤 称为非零色散位移光纤 G655A 单信道光纤 1995 G655B G655C DWDM光纤 20001020031 G656光纤使用于DWDM 系统SCL波带的非零色散位移光纤 200310提出20044争取会议同意

14、 光纤的分类 光纤的基本结构和分类 单模光纤特性 G652光纤 G653光纤 G654光纤 G655光纤 最成熟的单模光纤但未把最小的衰减与最小的色散有效的结合在一起 过渡性的单模光纤通过对光纤的截止波长进行位移而获得极低的衰减 过渡性的单模光纤把零色散点移到了衰减最小的波长 一种新型的单模光纤把最小的衰减与小的色散结合在一起 单模光纤的特性 光纤的基本结构和分类 G652光纤的分类特点与应用 应用 maxbook118com支持G957规定的SDH传输系统G691规定的带光放大的单通过路STM-16 25Gbits 的SDH传输系统G693规定的40km的10Gbits以太网系统及STM-2

15、56 maxbook118com主要支持更高速率 maxbook118com输系统中直到STM-64 10Gbitsmaxbook118com1中对于STM-256的某些应用 maxbook118com低水峰光纤 与G652A光纤属性类似允许使用在13601530nm扩展波长范围 maxbook118com与G652B光纤属性类似允许使用在13601530nm扩展波长范围 光纤的基本结构和分类 长距离应用发展方向是大有效面积色散平坦型G655 城域网中低水峰光纤 G652C G652D有较大的应用前景关键在价格目前主 要采用的是G652A G652B光纤 接入网中将主要应用G652光纤其发展前

16、景仍被很多专家看好 目前市场规模在下降但仍继续占主导地位 LAN中将主要应用多模光纤芯径逐渐由625m向50 m发 展市场在逐渐扩大 室内布线将向塑料光纤发展 光纤应用的发展趋势 光纤的基本结构和分类 第一章 光纤通信的基本原理 第二章 光纤的基本结构及分类 第三章 光纤的基本参数 第四章 光纤的制造方法 光纤的通信原理及基础知识 几何尺寸参数 光学及传输特性参数 机械及环境性能参数 光纤参数分类 光纤的基本参数 光纤的几何尺寸参数 纤芯直径 纤芯包层同心度 包层外径 d dxdy 2 包层不圆度 dmax-dmind 涂层外径 包层涂层同心度 光纤翘曲度 R dx dy R 光纤的基本参数

17、光纤几何尺寸参数典型值 纤芯直径 多模光纤 纤芯直径 单模光纤 纤芯包层同心度 包层外径 包层不圆度 涂层外径 包层涂层同心度 62550m 810m 10m 125m2m 2 245m10m 15m 光纤翘曲度 2m 光纤的基本参数 光纤的光学及传输特性参数 衰减系数 色散系数 截止波长 弯曲损耗 偏振模色散 模场直径 光纤的基本参数 定义 高斯分布的单模光纤模场直径是光场幅度分布1e处各点所围成圆的直径也等于光功率分布1e2处各点所围成圆的直径 光纤的光学及传输特性参数之一-模场直径 光纤的基本参数 P0 Pe 衰减系数10lg PiPo L 下面 Pi 输入功率 Po 通过长度为L的光纤

18、后的输出功率 L 传输距离 定义 Loss dB -10lg PoutPin 限制传输距离 固有损耗 瑞利散射 材料反射 紫外线辐射 红外线吸收 外来损耗 吸收 分离点损耗 Pi Po L 12衰减系数 光纤的光传输特性 衰减 dBkm 波长 nm 1310 1550 036 020 单模光纤的典型频谱衰耗 OH-吸收峰 又称为水峰 光纤的光学及传输特性参数之一-典型频谱衰耗图 光纤的基本参数 定义 由于传输介质的折射率与光波的波长相关而造成不同波长的光在相同传输介质中的传播速度不同的现象其程度用色散系数进行反映 光纤的光学及传输特性参数之一-色散系数D ps kmnm 光纤的基本参数 The

19、oretical max distance limited by the dispersion B capacity 1550nm G652 1550nm G655 1310nm G652 25Gbs 928km 4528km 6400km 10Gbs 58km 283km 400km 20Gbs 145km 70km l00km 40Gbs 36km 18km 25km 10 光纤的光学及传输特性参数之一-色散受限最大理论传输距离 光纤的基本参数 8 4 -4 0 1200 -8 1800 1400 1500 1600 1700 1 3 2 nm 4 色散D ps nmkm 波长 nm 1非

20、色散位移光纤 2色散位移光纤 3色散平坦光纤 4 非零色散位移光纤 不同单模光纤的色散曲线 光纤的光学及传输特性参数之一-色散曲线图 光纤的基本参数 定义 基模包含两个正交的矢量这两个偏振矢量在传播过程中会产生时延从而引入偏振模色散 光纤的光学及传输特性参数之一-偏振模色散 光纤的基本参数 PMD定义 定义 减弱的波长结构导致的两个线性偏振模的色散 tPMD Dpmd L05 PMD Link y PMDQ 9999 probability of 100000 y 光纤的光学及传输特性参数之一-偏振模色散 光纤的基本参数 一般折射率n 1c 310 n1 n2 1信号丢失极小2无电磁干扰3 纤

21、芯芯径 包层直径 光纤的模是指 电磁波在光线中的传播方式 G652称为常规单模光纤可在双波长工作其在1310nm处色散最低在1550处衰减最低价格低技术成熟90 其大色散在1550nm处对系统传输速率有很大影响 G652 最佳工作波长1310 G653 零色散波长在155 m 高斯分布的单模光纤模场直径是光场幅度分布1e处各点所围成圆的直径也等于光功率分布1e2处各点所围成圆的直径一般将模场直径定义为光强降低到轴心线处最大光强的1e的各点中两点最大距离 石英光纤的损耗曲线 光纤的色散引起传输信号的畸变使通信质量下降从而限制了通信容量和通信距离光源发出的不是单色光调制信号有一定的带宽 材料色散波导色散模式色散偏振色散 单模光纤中世纪存在偏振方向相互正交的两个基模 当光纤存在双折射时这两个模式的传输速度不同由此引起的色散叫偏振色散也属模式色散的范畴 微弯损耗是在光纤的制作成缆敷设光纤在低温环境下运作而产生微弯产生的损耗是不可避免的 Sheet11519000000000000