光纤的应用 演示文稿

1、光纤的连接光纤的性能参数1、几何特性和光学特性：包层直径、芯直径它们与在光源与光纤耦合以及光纤与光纤耦合时所产生的损耗有着密切的关系。2、传输特性：衰减系数、多模光纤的带宽、色散特性、非线性特性等。影响中继距离和通信容量3、机械特性和温度特性。与光纤长期使用的稳定性和寿命有关Issues Of Connecting FibersOffsetAngular MisalignmentSeparation Core Eccentricity Core EllipticityReflections &InterferenceMedium insertion loss:Worst return loss

2、: 14 dB (Fresnel)Common multimode fiber connector Air Gaptyp. 0.5 dBLowest insertion loss: 40 dBHighest insertion loss:Best return loss:Cable TV, highperformance systemsAngled PhysicalContact (APC) 0.4 to 0.9 dB 60 dBConnector Types8插入损耗插入损耗 v插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率接器之

3、后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。的比率的分贝数。 回波损耗回波损耗 v回波损耗又称为反射损耗，它是指在光纤回波损耗又称为反射损耗，它是指在光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数。分贝数。所以回波损耗愈大愈好，以减少所以回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。反射光对光源和系统的影响。Connector TechnologyvUltra-high precisionv超精度Optical axis aligned to better than 1 m (single-mode)Physical contact of the gl

4、ass end surfaces necessaryvConnector cleanliness is paramount special cleaning and inspection requiredSleeveFerruleFiberKeyConnector BrandsPhoto courtesyof: Diamond SA光纤连接器类型v按光纤端面类型分为：PC、UPC、APC等v按插头类型分为：ST、FC、SC、LC、MU等光纤连接器类型v带状光纤连接器：MTPTM/MPO、MPXTM、MD光纤连接器的主要技术指标v插入损耗v回波损耗v重复性与互换性Connector Inspec

5、tionDont stare into the laser beam(with your remaining eye)Inspection ToolConnector CareDamaged ConnectorvFusion SplicesMost common permanent fiber connectionVery high performance and reliabilityInsertion loss 0.01 to 0.1 dB, no reflectionAutomated splicing tool costs $10k to $50kvMechanical Splices

6、Permanent and non-permanent typesInsertion loss 0.1 to 0.5 dBIndex-matching liquid used to minimize loss & reflectionsEpoxy or UV hardened elastomer basedLess expensive tools ($100 to $1,000) requiredProtective sleeveSpliceConnector CleaningPure Cotton SwabsIsopropyl AlcoholFiltered AirVariety of cl

7、eaning methods in use todayExample:Clean connector tips with Isopropyl (96% medical alcohol) using adhesive free cotton swabsImmediately dry it with dust-free, non residue compressed air光纤的熔接v光纤熔接机的分类v1.熔接光纤数量分类 单芯、多芯熔接机v2.光纤类别分类 多模熔接机-外径对准 单模熔接机-纤芯对准v3.操作方式分类 人工（或半自动），自动熔接机v2.发展阶段分类 第一代熔接机-光纤对准、熔接和

8、损耗测量由人工 第二代熔接机、第三代熔接机、第四代熔接机 2.3.1 光纤的几何特性 光纤的几何特性包括芯直径、包层直径、纤芯/包层同心度、不圆度和光纤翘曲度等。 1芯直径 芯直径主要是对多模光纤的要求。ITU-T规定，多模光纤的芯直径为503m。 2包层直径 包层直径指光纤的外径，ITU-T规定，多模及单模光纤的包层直径均要求为1253m。 目前，光纤生产制造商已将光纤外径规格从125.03m提高到125.01m。 3纤芯/包层同心度和不圆度 纤芯/包层同心度是指纤芯在光纤内所处的中心程度。 目前光纤制造商已将纤芯/包层同心度从0.8m的规格提高到0.5m的规格。 不圆度包括芯径的不圆度和包

9、层的不圆度。 ITU-T规定，纤芯/包层同心度误差6%（单模为1.0m），芯径不圆度6%，包层不圆度（包括单模）2%。 4光纤翘曲度 光纤翘曲度指在特定长度光纤上测量到的弯曲度，可用曲率半径来表示弯曲度。翘曲度（即曲率半径）数值越大，意味着光纤越直。 注：纤芯/包层同心度对接续损耗的影响最大，其次是翘曲度。 光纤的光学特性有折射率分布、最大理论数值孔径、模场直径及截至波长等。 1折射率分布 光纤折射率分布，可用下式表示：2/112)/(21darnn 其中，n1为纤芯折射率，n2为包层折射率，a为芯半径，r为离开纤芯中心的径向距离，为相对折射率差，=(n1 n2 )/ n1 。 多模光纤的折射

10、率分布，决定光纤带宽和连接损耗，单模光纤的折射率分布，决定工作波长的选择。 2最大理论数值孔径（NAmax） 最大理论数值孔径的定义为： 2/12221max)(nnNA 其中，n1为阶跃光纤均匀纤芯的折射率（梯度光纤为纤芯中心的最大折射率），n2为均匀包层的折射率。 光纤的数值孔径（NA）对光源耦合效率、光纤损耗、弯曲的敏感性以及带宽有着密切的关系，数值孔径大，容易耦合，微弯敏感小，带宽较窄。 3模场直径和有效面积 模场直径是指描述单模光纤中光能集中程度的参量。 有效面积与模场直径的物理意义相同，通过模场直径可以利用圆面积公式计算出有效面积。 模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度就越大。当

11、通过光纤的能量密度过大时，会引起光纤的非线性效应，造成光纤通信系统的光信噪比降低，影响系统性能。 因此，对于传输光纤而言，模场直径（或有效面积）越大越好。 图2-13所示为模场直径示意图。 4截止波长 理论上的截止波长是单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长。 截止波长条件可以保证在最短光缆长度上单模传输，并且可以抑制高次模的产生或可以将产生的高次模噪声功率代价减小到完全可以忽略的地步。 注：几何特性、光学特性影响光纤的连接质量，施工对它们不产生变化，而传输特性则相反，它不影响施工，但施工对传输特性将产生直接的影响。 光纤的传输特性主要是指光纤的损耗特性和色散特性，另有机械特性和温度特性。

12、 1光纤的损耗特性 光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，而光功率强度逐渐减弱，光纤对光波产生衰减作用，称为光纤的损耗（或衰减）。 光纤的损耗限制了光信号的传播距离。光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗3种损耗。 （1）吸收损耗 光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的损耗，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收。 （2）散射损耗 由于材料的不均匀使光信号向四面八方散射而引起的损耗称为瑞利散射损耗。 光纤制造中，结构上的缺陷会引起与波长无关的散射损耗。 （3）弯曲损耗 光纤的弯曲会引起辐射损耗。实际中，有两种情况的弯曲：一种是曲率半径比光纤直径大得多的弯曲；一种是微弯曲。 决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗，弯曲损耗对光纤衰减常数的影响不大 。 （4）衰减系数 光纤