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文档简介
光纤技术及应kindyDce.,2010范围概述光纤结构、类型光纤的传输原理光纤的应用生产中如何操作保护光纤光纤连接器
一.概述1.1光纤通信技术发展1.1.1光纤通信史回顾光纤通信技术发展由于人们无法解决光向四面八方散射时,光强减弱和不能通过障碍物的问题。应用:
马路上的红绿灯 机场上的跑道标志灯和 航标灯等等。高锟提出光纤通信1966年,英籍华人高锟发表了关于通信传输新介质的论文,奠定了光纤通信的基础。早期的实验中,光纤的损耗约为3000dB/km,他指出这么大的损耗不是石英纤维本身的固有特性,而是由于材料中的杂质离子的吸收产生的。光纤通信技术发展高锟----光纤通信发明家(左)
1998年在英国接受IEE授予的奖章光纤通信技术发展高锟指出,如果把材料中金属离子含量的比重降低到106以下,光纤损耗就可以减小到10dB/km。再通过改进制造工艺,提高材料的均匀性,可进一步把光纤的损耗减少到几dB/km。这种想法很快就变成了现实。高锟提出光纤通信光纤通信技术发展1970年 光纤研制取得了重大突破,美国康宁公司按照高锟的思路,生产出了20dB/km的石英光纤1972年 该公司生产的多模光纤损耗已下降到4dB/km1973年 美国贝尔(Bell)实验室生产的光纤损耗为2.5dB/km,1974年已下降到1.1dB/km1976 日本NTT公司已减小到0.47dB/km80年代初 单模光纤在波长1550nm的损耗已降到0.2dB/km,接近了石英光纤的理论损耗极限。光纤的进展情况光纤通信技术发展光通信光谱全波光纤单模光纤衰减谱光纤通信技术发展作为光纤通信用的光源,半导体激光器也发明了,并取得了实质性的进展。1973年半导体激光器的寿命是7000小时1977年贝尔实验室已达到10万小时,完全满足实用化的要求。1979美国ATT公司和日本NTT公司又研制成功了长波长(1550nm)连续振荡半导体激光器。低损耗光纤和连续振荡半导体激光器的研制成功,是光纤通信发展的重要里程碑。目前激光器件寿命15万小时以上光源---半导体激光器也发明了光纤通信技术发展光放大器出现1985年首次研制成功掺铒光纤。1988年低损耗掺铒光纤技术已相当成熟,其性能相当优良,已可以提供实际使用。掺铒光纤放大器(EDFA)、分布光纤喇曼放大器(DRA)和半导体光放大器(SOA)技术已经成熟。光纤通信技术发展数据业务爆炸式增长,
光通信是唯一的出路世界上所有新建的干线通信系统均采用光纤。由于波分复用技术和光纤技术的突飞猛进,现在一根光纤上的传输容量每9~12个月就翻一番。5Gb/s系统已在横跨太平洋的海底光缆系统(TPC-5/6)中使用。波分复用(WDM)系统也在海底光缆系统上使用。2002年阿尔卡特在C波段和L波段成功地进行了10.2Tb/s(25642.7Gb/s)距离为3100km的传输试验。光纤通信技术发展
光纤通信的特(优)点频带宽、传输容量大光纤在1280nm~1620nm的近红外波段,具有6个传输窗口,采用密集波分复用技术,这6个窗口从理论上讲可以提供多达10000个信道二、光纤的结构和类型光纤结构和类型光纤是一种玻璃丝,其材料是石英(SiO2),是通信网络的优良传输介质。Core,玻璃,光能量在中心~8umǾ传输Cladding,玻璃,包围光纤纤芯,125umǾ
Primarycoating,UV第一涂敷保护层250umǾSecondarycoating,PVDF/PVC第二保护层900umǾLoosejacketruggedisation,Kevlar+松套管增强保护层~1.5-3mmǾNottoscale光纤结构和类型单模光纤结构光纤结构和类型阶跃多模光纤结构光纤是一种纤芯折射率比包层折射率高的同轴圆柱形电介质波导阶跃(SI,StepIndex)多模光纤折射率n1在纤芯保持不变,到包层突然变为n2光纤结构和类型渐变多模光纤结构渐变(GI,GradedIndex)多模光纤折射率不像阶跃多模光纤是个常数,而是在纤芯中心最大,沿径向往外按抛物线形状逐渐变小,直到包层变为n2Oclaro
的光纤产品跳线尾纤玻璃毛细管保偏跳线保偏尾纤光纤光栅--〉980pump
纤芯材料主要成分为掺杂的SiO2,含量达99.999%,其余成分为极少量的掺杂剂如GeO2等,以提高纤芯的折射率。纤芯直径约为~8m,一种传输模式;包层材料一般也为SiO2,外径为125m,作用是把光强限制在纤芯中。为了增强光纤的柔韧性、机械强度和耐老化特性,还在包层外增加一层涂覆层,其主要成分是环氧树酯和硅橡胶等高分子材料。光能量主要集中在纤芯传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。光纤结构和类型 为调整工作波长或色散特性,改变折射率分布,可以设计出各种结构复杂的光纤。已经开发的有:多模光纤(G.651) 普通单模光纤(G.652)色散移位光纤(G.653) 非零色散移位光纤(G.655)色散补偿光纤 在1.55m衰减最小的光纤(G.654)全波光纤。光纤结构和类型光纤结构和类型光缆三、光纤传输原理光纤传输原理光纤波导传输光的原理---临界角光线在光纤端面以不同角度从空气入射到纤芯,不是所有的光线能够在光纤内传输,只有一定角度范围内的光线,在射入光纤时,产生的折射光线才能在光纤中传输。假如在光纤端面的入射角是,在波导内光线与垂直于光纤轴线的夹角是。此时,>c(临界角)的光线将发生全反射,而<c的光线将进入包层泄漏出去。于是,为了光能够在光纤中传输,入射角
必须要能够使进入光纤的光线在光纤内发生全发射而返回纤芯,并以曲折形状向前传播。不同入射角的光线
光纤传输原理光纤传输原理相干加强条件
在光纤中传输的光线必须与它自己相长干涉,
否则相消干涉将相互抵消n2n2d
=
2aqqk1LightABClbkEqn1zyx光纤结构和类型全反射条件 我们已经知道,光波从折射率较大的介质入射进入折射率较小的介质时,在边界将发生反射和折射,当入射角超过临界角时,将发生全反射。相干加强条件 对于特定的光纤结构,只有满足一定条件的电磁波可以在光纤中进行有效的传输。这些特定的电磁波称为光纤模式。光纤中可传导的模式数量取决于光纤的具体结构和折射率的径向分布。如果光纤中只支持一个传导模式,则称该光纤为单模光纤相反,支持多个传导模式的光纤称为多模光纤光纤传输原理传输条件四、光纤的应用
光纤的应用
单模光纤
1.G652.标准单模光纤
i)1.3m波段的损耗较大,约为0.3~0.4dB/km;在1.55m波段的损耗较小,约为0.2~0.25dB/km。
ii)色散在1.3m波段为3.5ps/nmkm,在1.55m波段较大,约为20ps/nmkm通信网中应用最广泛,数量最多的一种光纤.适用于低速系统。
2.G653.色散移位光纤
80年代中期,开发成功了一种把零色散波长从1.3m移到1.55m的色散移位光纤(DSF,Dispersion-ShiftedFiber)G653光纤是单信道、超高速传输的极好的传输媒介,干线网。
光纤的应用
3.G655.非零色散位移光纤抑制高密度波分复用系统中的四波混频,单信道数据速率达到10Gb/s.4.G654衰减最小光纤在1.55m波长附近衰减最小,仅为0.185dB/km。适用于海底光缆。5.保偏光纤主要应用于光纤陀螺光纤传感器,DWDM、EDFA等光纤通纤系统
光纤的应用光通信(980fibergrating,DSDBR,EDFA)光纤陀螺光纤传感器光放大器天文学军事领域医用红外光纤高能激光器光纤在不同领域的应用五、生产中如何操作保护光纤光纤被损坏的四种基本方式弯曲(光纤的最小弯曲直径70mm)挤,压拉长扭转以下几种操作方式会损坏光纤:弯曲1.光纤弯曲允许的最小直径为70mm,小于70mm时出现光泄漏而产生大的损耗。2.卷的太紧就会造成永久性的损坏70mm3.用热风枪吹直弯曲的光纤缠绕光纤与包装光纤光栅周转盘内的光纤包装袋内的尾纤包装盒内的尾纤挤压如果把很多根光纤绑在一起时,要确保没有互相挤压,千万不要有锋利的或尖锐的弯曲,严重挤压的光纤会折断净化纸带细线缆硅胶管细锡丝挤压夹子压到了光纤拉长千万不要只抓住光纤或连接器来拿起组件要同时托起金属部件和光纤
NEVERtieknotsinthefibre.
千万不要打结
缠光纤(扭转)纤尾处有太多的扭转会在光纤内部产生长久的波状痕扭转光纤通常都是直的尽可能的按原来的形状放置光纤如果光纤不是放在环状物里,那么光纤可能会扭转防止光纤扎伤防止被剥出的裸光纤扎伤剥光纤或清洁裸光纤时要戴指套要在保护罩下作弯曲裸光纤确认要将裸光纤收集放入特殊的黄色危险物品垃圾桶光纤连接器1.FC系列采用螺纹锁紧,UPC/APC抛光2.SC系列采用插拔式结构,UPC/APC抛光3.LC系列采用插拔式结构,UPC/APC抛光4.MU系列采用插拔式结构,UPC/APC抛光5.SMA系列采用螺纹锁紧,UPC
FC光纤连接器
SC光纤连接器
LC光纤连接器
连接器的结构12344MU光纤连接器
连接器的基本结构包括接口零件、光纤插针和对中三部分。光纤插针的端面有平面、球面(PC)或斜面(APC,AngledPhysicalContact)。对中可以采用套管结构、双锥结构、V形槽结构或透镜耦合结构。插针可以是微孔结构、三棒结构或多层结构。因此,连接器的结构也是多种多样的。采用套管结构对中和微孔结构插针光纤固定效果最好,又适合大批量生产,得到了广泛的应用,如图3.1.2(b)所示。活动连接器结构和特性光纤适配器
将两个连接器固定连接(俗称连接插座),与连接器配套使用,有FC.SC.LC等型式。
FC-FC;FC-SC;SC-SC;LC-LC;LC-SC连
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