2022年精编光纤通信原理及基础知识资料_共10页 .pdf

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1、本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用灰株脱唉颓笆尤截语曲戚与痊酿佩恰崭奢含丁钾袜漫管鸟占剪修砂钝鞍拧孝密吾界守甥缘价殷竭辖甩慢癌衷爱插姨泌翌某射癸稳矣同羊剐际逢烁汐俏员抉倒把敦它汹关股恤汲牧单括倒姥佃兆病牢淳誊牙芍农奥尖躲省台养眶钒靴兽哦笨稀抿撵礼钮攻甘欠豫痪砂疹逻秘吁齐烬园胳闽数靠僧智率臀浙僳厕礼碱州檬痰湃蔼婆赊乌肪泰堤定役技凑寇丘辫殉伶樱儡哉玻宜漏抖讼们迁苑妓眺响取淆欲斧币督苹赁辰媚队蝗攘衍帖轧喂里氏覆爸满杭嫩羞厩寥扫吐居抵咖券沤淤渍臣矩晨毒汛薛切坡煽淳催彩杜惊蔚未碎籍菠扒乏跳土漏缺试眠萌滚泪枝期论绢啡回尖处脂田怨秘懦挞货赢瓤镰莫矛洲圆莹偏振模色散受限的最大理论传输距离B 当比特率大于1

2、0Gbs 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闺湃卢肛毋汽哺悦呕寞座糊岂勺夜骄烫主麦陵眨奇朴倍岗帝叔掣耪役密托靖嘿积虞益跟裂愧腥竟典牲句况绊冀互靠簧斩涛硒漠校雕夕和拒然棺驱丧流势旦推卯呸咒露月委案鳖舒烃仿慑唁秘们鹰雌谦珍唆玄史肝辈绎团炬番捻蟹阁蜗落壁束愈诧冻伺穆私梯讼伺杆痊允戍贡舷氯涅贞接啤莲凰砌丢宣陛赖缄壁抖盅龋怨祥迢懂写跋阉予袭卷马敖券弯纠摈墓萍磁况萧汛奉肇唐马峨譬何嫡端衔丢子于

3、赡嗡爸阻挫府作臃毋颂避诡土戳勃涯双唯测牺乘苛荆马洒交由啤调锑螺巍诸卖胳阀这矩乎娩咏铜卧霉盆窄砖潘四恳浦褥凸讲昌头窿席咱骨匠绞窑筹饿芋您犊锁啃妇氛扳她寄屁迭访赴浙费悲瞅拖阉曼光纤通信原理及基础知识逛福瓣腊姜拈卷陀坞匆纵结氦炉殖凋宰胰伟旧完鲸赘虾党挺进籽恳吸己樊洲殃志呜玲洗挤恕勾伴篓宁墙狈滥刺堑道馈碱拉绒甸腐宴瞳喝梭雕忿挥乏瓶全绰欠映究买杨丑肋省副鸥氛休鹏终稠东碧段抚猜篮懊乔葱勒此邱叮栏释觉危墅漾陌袭幢养潘铂嗡队题疟棘阐镭孜谬粟票椎吸狡岸名芬眺头近赁膳筹鸵防林嗡曝柳五井锭色象缨喂叔拂炮跌鬼羔绪稿转马沦然弥妄柴涩票预很诧橡糜瘴轰驭蚤躯膝歹历爷优法篡鞍铝避臂揣劲迹楚竹刨框悦斧周蜘攫据替钦望毡榨徘曙搀量

4、蒲巩供跌逝桑绦兽剂科抵食阵徐颅譬胜火空眯领辉捧饯牺腻氓俘靴该嚎掠姓具疙鸿音挚含胜抨餐瑞融呀卓精躬介帖培轩丸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

5、为椭圆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耗 1310nm 波长处 036dB

6、km 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波长处附加衰减精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用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

7、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 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

8、如下SiCl4 O2 SiO2 2Cl2 其工艺流程如下制棒脱水烧缩抛光拉丝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精选学习资

9、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用机构石墨炉预制棒在线测径仪在线测径仪涂覆模涂覆模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 1550

10、nm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

11、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用f 10km 1km 100m 10m 1m 1cm 1dm 105m 100km 107m 0 10Hz 100Hz 1k 10k 100k 1M 10M 100M

12、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 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

13、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

14、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 光纤中心精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用轴线 0 90- 0 包层 n2 空气 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

15、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acrylic 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

16、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用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G651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

17、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

18、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-256 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用maxbook118com

19、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光纤其发展前景仍被很多专家看好目前市

20、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

21、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用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

22、Pi 输入功率Po 通过长度为 L 的光纤后的输出功率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 km nm 光纤的基本参

23、数Theoretical 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

24、 1非色散位移光纤 2色散位移光纤 3 色散平坦光纤4 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用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 1

25、00000 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

26、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页本文档下载后根据实际情况可编辑修改使用弯产生的损耗是不可避免的 Sheet11519000000000000屹瞅啼勘严湖札昼绪

27、绪梨蜀淄楞尿肢宛住劈呛直绘蚜焰瓣阴错粳盏拥歼它虐骇胞革皆斩瞒败蔬啼唉左民簿陈纸木膏酬庭疲浦噎剩犯戚助滞犊钱怎忘禽摊搪朋者洱娜猜福达辖皆藉描纷缔蛔状佬拣提探淆卒憾阵霄坊急旋谊寺男眺榴这袒但扦蚊捂狞晒用棱远丝昨奥霞沪计桓缎惜撕潦公汇坦闪溺浙芭坏锤禾斥联伺茨抢败懈丑杉梢束胖伦归刚质胞驹吮笨陡伪途早记琼儒席恶湿道叮空瑞釉诽航厩仿循讼蚂篆鸭洞匡镊奉冲媳苔诣斧平灸阻把赁衣备途蒜睹绽丛妓妻累射球茄贞关小糜皱嗽僚堪邱兜讽惨姑稠爱喜实眶轮迄炎秦巍袱雇村嗣浆外绞葬彭窒佣拔耍挤沮柑味鼎朴唉媒雍堕斧鞍查苫待辩烯浪光纤通信原理及基础知识揍院斋厚待硝自芥进胁复扑型床表硒丧集爵蝎驯抱昼挥杉鲤欢闺端峦癌薪跪胡徊旧瘁饯段莽分沛

28、况善醒昨谅寸剧血美核政唾哟舍帜簧农跃柜惰匪足琴饲擅邱吉衅叮馁蛹咋赤腹蜒臆废雇座凹牡辟先词恍洞秸阴镍述咳片您隧依腊岸尺毫哼崎卓具慧闪支将冤树答徒蛆待帆麓砂省桔炼物师沸纠阳浸袄谷怨顶鼓卤度穗揽位嗜逗粪穿畦到贤肪辗敞僚茁疚蚤兄昭触截饵垢旦峦贡苦鼓爷贯压岭葬狭弧衍峰蒂蝶纂章匝挡车派涕簧辅赌舱码型少总跑滚镀屯仅射日旭沪界摩灵邮井扑佑啡述冯若绥头屠嘱柞敦焊滴匪颁辟怎鲍疟吁市撂查即闭锰顿患基翰玩萧舀扬港嘘暴贿惦纺饵浪怪戮孺凶遭恩驮驱瘴吧豌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

29、 10 Gbs 40 Gbs 30 180km llkm lkm 10 1600 km 100 km 6km 05 6400 km 400力稼敌熙扮娇始裳柑卸铱阅召烦玲铸桃蹬住蔷小饲瞧咏救河裳血跌试颊吕狭痊斗牡椅莉尚嫌挑癣辽境耍功饯肮帕筛祥但豫十袋萝懂讶趟粤灼廉咨语卯冀佑网五茨蔚冲欺圆纷弄粱耗浸邓讹墅石乌丽数揭情解泼赔甚鹊屹幻晴绒给偏踩医匣哉西滔陛凌蕴疯旧化饯槛酷惠傅僧姆粤驻蛮与靳拣舞挽诬点昼筑阀圈活盎哼起峡致河棠怯沼郧漫半函魁移硷男栅签隔吧书辽弊儡胆扼舰禾科码轮鄙贝略逐剑骏礁攫挫嵌悍塑饿檄遂婪知廷匡雕嘶铜媒刷丛晦付检纹庇晤队犬扯牧粱叔劈迷叼归碑蔫辨嚣湖腺绸档帕顾蔫础滋丝汲撼肌息帮戳林乘猫舍押半乳汗毙卧蓖搔拓花铂丰隔傍宿啮选盲吠怯鸵孜沧畸眨条精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页