光纤通信原理及基础知识教学文案.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。光纤通信原理及基础知识-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10PMDps4km25Gbs10Gbs40Gbs30180kmllkmlkm101600km100km6km056400km400km25km0240000km2500km156km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

2、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036dBkm1550nm波长处022dBkm1310nm波长处0psnmkm155

3、0nm波长处19psnmkmcc1260nm以75mm为直径松绕100圈1550nm波长处附加衰减005dB模场直径1310nm8-10m1550nm9-11m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PMD05pskm12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500kpsind20ns20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005dBkm23oC下浸水14天后附加衰减005dBkm温度湿度

4、衰减特性-10oC85oC98RH下附加衰减005dBkm85oC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SiCl4O2SiO22Cl2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O2SiCl4GeCl4BBr3空腔谐振器排气喷灯管子O2SiCl4GeCl4光纤制造的方法光纤的制造方

5、法管外气相沉积法OVD喷灯O2SiCl4GeCl4O2H2多孔预制棒喷灯O2SiCl4GeCl4O2H2O2H2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THANKYOUPleaseleaveyourIdeaThatisallfortoday一般折射率n1c310n1n21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

6、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1310G653零色散波长在155m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

7、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f10km1km100m10m1m1cm1dm105m100km107m010Hz100Hz1k10k100k1M10M100M1G10G1cm100m1mm10m100nm1m10nm1nm100pm10pm1pm10G100G1T10T100T1015T1017T1016T1019T1018T1020T16m15

8、m13m14m11m12m1m900nm800nm700nm500nm600nm400nm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LWKWMWUKWdmcm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1212n1Sin1n2Sin2媒质1折射率n1媒质2折射率n2入射光线12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n1n2时随着入射角的不断

9、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n1Sin0n2Sin90o所以Sin0n2n1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090-0包层n2空气n01光纤的导光原理光纤通信的基本原理n1n2n0n0空气中的折射率n1纤芯的折射率n2包层的折射率00入射角和sin0n2n1条件涂层包层纤芯光纤的结构光纤的

10、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Rawmaterialabundancelowprice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acrylic250m涂层250m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86-95m纤芯聚甲基丙烯酸甲酯980m包层SiO2F掺氟二氧化硅125m纤芯掺锗二氧化硅50m625m100m涂层1000m塑料光纤光纤的基本结构和分类按材料分类二氧化硅系

11、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G652AG652B标准光纤G652CG652D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1500nm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

12、移光纤G655A单信道光纤1995G655BG655CDWDM光纤20001020031G656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

13、SDH传输系统G691规定的带光放大的单通过路STM-1625Gbits的SDH传输系统G693规定的40km的10Gbits以太网系统及STM-256maxbook118com主要支持更高速率maxbook118com输系统中直到STM-6410Gbitsmaxbook118com1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G6

14、52CG652D有较大的应用前景关键在价格目前主要采用的是G652AG652B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50m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ddxdy2包层不圆度dmax-dmind涂层外径包层涂层

15、同心度光纤翘曲度RdxdyR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包层外径包层不圆度涂层外径包层涂层同心度62550m810m10m125m2m2245m10m15m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P0Pe衰减系数10lgPiPoL下面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LossdB-

16、10lgPoutPin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PiPoL12衰减系数光纤的光传输特性衰减dBkm波长nm13101550036020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Dpskmnm光纤的基本参数TheoreticalmaxdistancelimitedbythedispersionBcapacity1550nmG6521

17、550nmG6551310nmG65225Gbs928km4528km6400km10Gbs58km283km400km20Gbs145km70kml00km40Gbs36km18km25km10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84-401200-818001400150016001700132nm4色散Dpsnmkm波长nm1非色散位移光纤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

18、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tPMDDpmdL05PMDLinkyPMDQ9999probabilityof100000y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n1c310n1n21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1310G653零色散波长在155m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-