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光纤通信基础知识 资料摘抄 牵扯版权内部资料禁止传播 南京吉隆光纤通信公司 光纤通信的优点 通信容量大中继距离长不受电磁干扰资源丰富光纤重量轻 体积小 光通信发展简史 2000多年前烽火台 灯光 旗语1880年光电话 无线光通信1970年光纤通信 光纤通信发展史 1966年 光纤之父 高锟博士首次提出光纤通信的想法 1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器 1970年康宁公司的卡普隆 Kapron 之作出损耗为20dB km光纤 1977年芝加哥第一条45Mb s的商用线路 电磁波谱 光的基本知识 光是一种电磁波可见光350nm 750nm光纤通信所用的波长800 1600nm光的反射 折射全反射 光的基本知识 n1 n2 n1 n2 1 2 3 入射 折射 反射 视觉位置 实际位置 空气 水 光的基本知识 光纤的结构 光纤的结构 纤芯core 折射率较高 用来传送光 包层coating 折射率较低 与纤芯一起形成全反射条件 保护套jacket 强度大 能承受较大冲击 保护光纤 3mm光缆橘色MM黄色SM 常见光纤名词 数值孔径 NumericAperture NA SIN 常见光纤名词 外径一般为125um 一根头发平均100um 内径 单模9um多模50 62 5um 光纤的尺寸 光纤的分类 按材料分类 玻璃光纤 纤芯与包层都是玻璃 损耗小 传输距离长 成本高 胶套硅光纤 纤芯是玻璃 包层为塑料 特性同玻璃光纤差不多 成本较低 塑料光纤 纤芯与包层都是塑料 损耗大 传输距离很短 价格很低 多用于家电 音响 以及短距的图像传输 按照光纤的模式分类单模 Single Mode 多模 Multi Mode 按折射率分类阶越光纤渐变折射率光纤 光纤的分类 光纤的损耗 1310nm 0 35 0 5dB Km1550nm 0 2 0 3dB Km850nm 2 3 3 4dB Km光纤熔接点损耗 0 2dB 点光纤熔接点1点 2km 常见光纤名词 衰减 光在光纤中传输时的能量损耗单模光纤1310nm0 4 0 6dB km1550nm0 2 0 3dB km塑料多模光纤300dB km 光纤的衰减 色散 Dispersion 光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗 它是限制传输速率的主要因素 模间色散 只发生在多模光纤 因为不同模式的光沿着不同的路径传输 材料色散 不同波长的光行进速度不同 波导色散 发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时 会以稍有不同的速度行进 在单模光纤中 通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要 常见光纤名词 光纤类型 G 652零色散点在1300nm左右G 653零色散点在1550nm左右G 654负色散光纤G 655色散位移光纤全波光纤 常见光纤名词 散射由于光线的基本结构不完美 引起的光能量损失 此时光的传输不再具有很好的方向性 光纤系统基础知识 一 基本光纤系统的构架及其功能介绍 1 发送单元 把电信号转换成光信号 2 传输单元 载送光信号的介质 3 接收单元 接收光信号并转换成电信号 4 连接器件 连接光纤到光源 光检测以及其它光纤 光纤系统基础知识 二 基本光纤系统方框图 常用连接器类型 常用连接器类型 FCType SCType SC2Type FDDType 常用连接器类型 BICONICType D4Type SMA905Type SMA906Type MINIBNCType 连接头端面类型 无源器件 耦合器 coupler 主要功能再分配光信号重要应用在光纤网络尤其是应用在局域网在波分复用器件上应用 无源器件 耦合器 coupler 基本结构耦合器是双向无源器件基本形式有树型 星型 与耦合器对应的有分路器 splitter 无源器件 耦合器以图形表示 无源器件 波分复用器WDM WavelengthDivisionMultiplexer在一条光纤中传输多个光信号 这些光信号频率不同 颜色不同 波分复用器就是要把多个光信号耦合进同一根光纤中 解波分复用器就是从一根光纤中把多个光信号区分出来 无源器件 波分复用器 图例 发送单元 接收单元 光放大器 0 1输入 信号弱 1输出 信号强 光放大器 波分复用器 耦合器 1 光源 监测 光纤数字通信 数字系统中脉冲的定义 1 振幅 脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量 2 上升时间 脉冲从最大振幅的10 上升到90 所需要的时间 3 下降时间 脉冲从振幅的90 下降到10 所需要的时间 4 脉冲宽度 脉冲在50 振幅位置的宽度 用时间表示 5 周期 脉冲特定的时间 就是完成一个循环所需要的工作时间 6 消光比 1信号光功率于0信号光功率的比值 光纤数字通信 光纤通信中常用单位的定义 1 dB 10log10 Pout Pin Pout 输出功率 Pin 输入功率2 dBm 10log10 P 1mw 是通信工程中广泛使用的单位 通常表示以1毫瓦为参考的光功率 example 10dBm表示光功率等于100uw 3 dBu 10log10 P 1uw 光纤数字通信 光纤的种类 A 按光在光纤中的传输模式可分为 单摸光纤和多模光纤 多模光纤 中心玻璃芯较粗 50或62 5 m 可传多种模式的光 但其模间色散较大 这就限制了传输数字信号的频率 而且随距离的增加会更加严重 例如 600MB KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了 因此 多模光纤传输的距离就比较近 一般只有几公里 单模光纤 中心玻璃芯较细 芯径一般为9或10 m 只能传一种模式的光 因此 其模间色散很小 适用于远程通讯 但其色度色散起主要作用 这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求 即谱宽要窄 稳定性要好 光纤的种类 B 按最佳传输频率窗口分 常规型单模光纤和色散位移型单模光纤 常规型 光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上 如1300nm 色散位移型 光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上 如 1300nm和1550nm 光纤的种类 C 按折射率分布情况分 突变型和渐变型光纤 突变型 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的 其成本低 模间色散高 适用于短途低速通讯 如 工控 但单模光纤由于模间色散很小 所以单模光纤都采用突变型 渐变型光纤 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小 可使高模光按正弦形式传播 这能减少模间色散 提高光纤带宽 增加传输距离 但成本较高 现在的多模光纤多为渐变型光纤 光纤的种类 4 常用光纤规格 单模 8 125 m 9 125 m 10 125 m多模 50 125 m 欧洲标准62 5 125 m 美国标准工业 医疗和低速网络 100 140 m 200 230 m塑料 98 1000 m 用于汽车控制 光纤的种类 光纤的接续 方法主要有永久性连接 应急连接 活动连接 1 永久性光纤连接 又叫热熔 这