第二章光纤.ppt

折射率分布: 光线轨迹: 限制在子午平面内传播的锯齿形折线。 导光条件: 波导场方程 光纤是一种介质波导，这种波导具有光强较弱，线性，各向同性，不存在电流和自由电荷的特点。在光纤中传播的电磁波满足如下麦克斯韦方程组： 波导场方程：是波动光学方法的最基本方程。它是一个典型的本征方程。当给定波导的边界条件时,求解波导场方程可得本征解及相应的本征值。通常将本征解定义为“模式”. 矢量模 ①混合模 HEmn、EHmn：其场结构的特点是，电场 与磁场 两者在截面上与传播方向 同时存在分量。当在传播方向 上 强于 时，用 HEmn 表示，反之用 EHmn 表示.(m≠0) 矢量模 Single-Mode Fiber (SMF) Step-Index type with very small core Most common design: 9/125 ?m or 10/125 ?m, NA ~ 0.1 Bitrate x Distance product: up to 1000 Gb/s ? km 色散位移单模光纤（DSF Dispersion shift Fiber） 将零色散波长从1300nm移到了1550nm，实现了在1550nm波长低衰减和零色散。 色散平坦光纤（Dispersion-flattened Fiber） 5.7.1 Double Crucible(双坩埚法) 5.7.2 Rod in Tube（管中棒） 如何选择合适的光纤 多模阶跃折射率（SI）光纤和渐变折射率（GRIN）光纤 GRIN光纤能实现更高的信息传输效率，脉冲失真低，适合长距离和较高速率的传输系统。 SI光纤的光源耦合效率高。 两者损耗差不多。 如何选择合适的光纤 多模和单模传输 多模光纤直径大，便于操作。 单模光纤没有模式色散，信息容量更大，长距离和大容量的系统要求使用单模光纤。 如何选择合适的光纤 材料（玻璃、塑料包层-玻璃，全塑料） 全玻璃光纤损耗最小，是长距离通信光纤的首选材料。 塑料包层-玻璃光纤损耗较大，但其较大的数值孔径使得耦合效率很高，适合中距离线路。 全塑料光纤损耗最大，但其数值孔径最大，对于短距离传输不仅方便而且效率高。 如何选择合适的光纤 工作波长 短波长（800-900nm）：较低的损耗和脉冲展宽。 长波长（1300nm-1600nm）：损耗和色散更小。 5.8 光缆 Optical-Fiber Cables 对光缆的基本要求 光缆的结构 光缆类型 对光缆的基本要求 对光缆的基本要求是保护光纤固有的机械特性和光学特性，防止施工过程和使用期间光纤断裂，保持传输特性稳定。 为此，必须根据使用环境，选择不同结构的光缆，以免光纤受应力的作用和有害物质的侵蚀。 对光缆的基本要求 抗张力强度（Tensile Strength） 抗挤压能力 （Crush Resistance） 过度弯曲保护（Protection From Excess Bending） 损伤保护（abrasion Protection ） 振动隔离（Vibration isolation） 防潮和防化学侵蚀（Moisture and Chemical Protection） 光缆类型 单芯光缆和多芯光缆 紧套封装型光纤（紧套缓冲层）和松套管包装光纤（松套管缓冲层） 光缆类型 单芯光缆和多芯光缆 紧套封装型光纤（紧套缓冲层）和松套管包装光纤（松套管缓冲层） 中心放置加强件和外部放置加强件 绝缘材料加强件和金属材料加强件 圆截面几何形状和带状 光缆由缆芯、护层和加强件组成。 （1）缆芯 缆芯由光纤的芯数决定，可分为单芯型和多芯型两种。 （2）护层 护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层（多用聚乙烯或聚氯乙烯等）和外护层（多用铝带和聚乙烯组成的LAP外护套加钢丝铠装等）。 （3）加强件（钢丝和合成纤维） 加强件主要承受敷设安装时所加的外力。 光缆的结构 保护套管 光纤 松套管结构 光纤 胶带 松散排列的光纤槽结构 光纤的典型结构 光纤 油膏 加强件 护套 松套管 中心管式光缆 层绞式结构光缆 加强芯 纤芯 套塑 填充料 防潮层 内护套 铠装 外护套 带状结构光纤 特种光缆 野 战 光 缆 结 构 图 工 程 中 的 光 缆 光缆型号命名方法 光缆型号的命名是采用一横列十三项参数来表示的。其中，第一至第五项是光缆类型参数，第六至第十二项是光纤规格参数，第十三项是附加参数。 光缆型号命名方法 ? 第一项光缆分类代号 GY 通信用室外（野外）光缆 GM 通信用移动光缆