光纤通信基础

光纤通信基础光纤通信基础内部资料内部资料注意保密注意保密华为技术第二部分第二部分光纤与光缆光纤与光缆第三部分第三部分常用光纤尾纤及测试设备简介常用光纤尾纤及测试设备简介目录目录第一部分第一部分光纤通信概论光纤通信概论内部资料内部资料注意保密注意保密第一部分第一部分光纤通信概论光纤通信概论内部资料内部资料注意保密注意保密光纤通信概论光纤通信概论 •光纤通信概念光纤通信概念光纤通信以光作为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信之目的。数字光纤通信系统的基本组成：光发送机﹑光接收机﹑光纤光纤通信的波谱在1.67×1014Hz～3.75×1014Hz之间，即波长在0.8μm～ 1.8μm之间，属于红外波段，将0.8μm～0.9μm称为短波长，1.0μm～1.8μm 称为长波长，2.0μm以上称为超长波长。内部资料内部资料注意保密注意保密 •典型的数字光纤通信系统方框图典型的数字光纤通信系统方框图电端机（模电端机（模/ /数）数）光发送机光发送机光纤光纤中继器中继器光接收机光接收机电端机（模电端机（模/ /数）数）模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号发送端的电端机把信息（如话音）进行模/数转换，用转换后的数字信号去调制发送机中的光源器件LD，输出发出携带信息的光波。光波经光纤传输后到达接收端，光接收机把数字信号从光波中检测出来送给电端机，而电端机再进行数/模转换，恢复成原来的信息。光纤光纤模拟信号模拟信号光纤通信概论光纤通信概论内部资料内部资料注意保密注意保密 •携带信息的光波：携带信息的光波：数字信号为数字信号为“1““1“时，光源器件发送一个时，光源器件发送一个“ “传号传号“ “光脉冲；光脉冲；当数字信号为当数字信号为“0““0“时，光源器件发送一个时，光源器件发送一个“ “空号空号“ “（不发光）。（不发光）。光纤通信概论光纤通信概论内部资料内部资料注意保密注意保密 •通信容量大通信容量大一根光纤同时传输24万个话路，比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍。波分复用技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，通信容量近乎无限。 •中继距离长中继距离长光纤具有极低的衰耗系数。目前商用化石英光纤已达 0.19dB/km以下，配以适当的光发送与光接收设备，中继距离达数百公里以上，特别适用于长途一、二级干线通信。光纤通信概论光纤通信概论内部资料内部资料注意保密注意保密 •保密性能好，抗干扰能力强保密性能好，抗干扰能力强由于光的频率极高，远高于一般的电磁波的频率，而且光波在光纤中传输时只在其芯区进行，不存在传统的电磁波辐射，因此其保密性能极好，同时也不怕外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强。 •便于施工和维护便于施工和维护体积小、重量轻。光缆的敷设方式方便灵活。既可以直埋、架空，双可能通过管道和水底敷设。光纤通信同样也存在着如下缺点： ① 需要光/电和电/光变换部分； ② 光直接放大难； ③ 电力传输困难； ④ 弯曲半径不宜太小； ⑤ 需要高级的切断接续技术； ⑥ 分路耦合不方便。光纤通信概论光纤通信概论内部资料内部资料注意保密注意保密第二部分第二部分光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •光纤的构造光纤的构造光纤呈圆柱形，由纤芯、包层与涂层三大部分组成，如下图： n1＞n2 光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •光纤的构造光纤的构造纤芯主要采用高纯度的SiO2二氧化硅，并掺有少量的掺杂剂，提高纤芯的光折射率n1；包层也是高纯度的二氧化硅，也掺杂一些掺杂剂，主要是降低包层的光折射率n2；涂层采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙，增加机械强度和可弯曲性。光缆是多根光纤放在放在一个松套管内，内冲石油膏和钢丝形成的。海底光缆内还有电源线，主要为中继站的放大器等提供电源。光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •光纤的导光原理光纤的导光原理光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导。光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导。我们从几何光学的角度来简单讨论光纤的导光原理。我们从几何光学的角度来简单讨论光纤的导光原理。 •全反射原理全反射原理光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示：面会产生反射和折射现象，如图所示：光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •全反射原理全反射原理光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示：包层包层纤芯纤芯折射光折射光反射光反射光入射光入射光光的反射与折射光的反射与折射 n2 n1 12 3 光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •全反射原理全反射原理当n2/n1的比值增大到一定程度，则会使折射角≥90度，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过，或者重返回到纤芯中进行传播，这种现象叫做光的全反射现象。不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •光在光纤中的传播光在光纤中的传播光在光纤中以光在光纤中以““Z”Z”形轨迹传播及沿纤芯与包层的分界面掠过。形轨迹传播及沿纤芯与包层的分界面掠过。 n2n2 n1n1 光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •光纤的工作波长（工作窗口）光纤的工作波长（工作窗口）光线路信号在光纤上传送的波长：光线路信号在光纤上传送的波长：850nm850nm、、1310nm1310nm、、1550nm1550nm。。 850nm850nm窗口只用于多模传输窗口只用于多模传输 1310nm1310nm和和1550nm1550nm窗口窗口用于单模传输。用于单模传输。光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •光通道参数：衰减、色散光通道参数：衰减、色散光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减的双重影响。光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减的双重影响。衰减衰减使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降。使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降。 1310nm1310nm窗口每公里衰减：窗口每公里衰减：0.4dB/km0.4dB/km 1550nm1550nm窗口每公里衰减：窗口每公里衰减：0.25dB/km0.25dB/km 色散色散色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰，降色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰，降低信号质量。低信号质量。光纤与光缆光纤与光缆内部资料内部资料注意保密注意保密 •光纤的类型光纤的类型 G.652G.652光纤：光纤：在在1310nm1310nm波长窗口色散性能最佳，是目前应用最