情境2 光纤光缆0.ppt

*;情境2 光纤光缆;光纤通信系统的基本要求是能将任何信息无失真地从发送端传送到用户端，这首先要求作为传输媒质的光纤应具有均匀、透明的理想传输特性，任何信号均能以相同速度无损无畸变地传输。 但实际光纤通信系统中所用的光纤都存在损耗和色散，当信号强度较高时还存在非线性。 在实际系统中，光信号到底如何传输？其传输特性、传输能力究竟如何？;2 光纤光缆;2.1 光纤结构与类型;一、光纤的结构;光纤由纤芯、包层和涂覆层3部分组成，如下图所示。;一、光纤的结构;一、光纤的结构;纤芯;包层;涂覆层;二、光纤的分类;1．按照光纤截面折射率分布;1．按照光纤截面折射率分布;2．按光纤中传输的模式数量;按传导模的数目分类： 传导模指能够在光纤中远距离传输的传播模式。 (1)多模光纤 当纤芯的几何尺寸（直径一般为50μm）远大于光波波长(如1.55μm)时，光纤剖面折射率分布为渐变型，外径125μm。光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式，称为多模光纤。;(2)单模光纤 当纤芯的几何尺寸较小（一般为8μm～10μm），与光波长在同一数量级，这时，光纤只允许一种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤称为单模光纤。 单模光纤的折射率分布多呈阶跃性。 ;2．按光纤中传输的模式数量;2．按光纤中传输的模式数量;;多模光纤; 阶跃（突变）型多模光纤 光线以折线形状沿纤芯中心轴线方向传播 信号畸变大 渐变型多模光纤 光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播 信号畸变较小 单模光纤 光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播 光纤中传输一个模式，信号畸变很小;直径5-10μm;多模光纤和单模光纤的横截面图;3．按光纤的工作波长;4．按套塑（二次涂覆层）;套塑光纤结构; 紧套光纤 松套光纤;按光纤材料不同 (1)石英光纤 (2)氟化物光纤 (3)全塑光纤 现在实用的石英光纤通常有以下三种： 阶跃型多模光纤、渐变型多模光纤和阶跃型单模光纤。;G.651光纤（渐变多模光纤） 在1310 nm工作时，光纤有最小色散 在1310nm工作时，光纤有最小损耗 G.651光纤适用于中小容量和中短距离的传输，主要用于计算机局域网。 G.652光纤(常规单模光纤) 在1310 nm工作时，理论色散值为零 在1550 nm工作时，传输损耗最低 G.652光纤传输距离受损耗限制，适用于大容量传输，是目前应用最广的光纤。;G.653光纤(色散位移光纤DSF) 零色散点从1310 nm移至1550 nm， 同时1550 nm处损耗最低 G.653光纤是单波长超长距离传输的最佳光纤；但这种色散位移光纤在1550nm色散为零，不利于多信道的WDM传输，用的信道较多时，信道间距变小，就会产生四波混频（FWM），导致信道间发生串扰，阻碍了其应用。 ;G.654光纤(单模光纤) 纤芯纯石英制造，在1550 nm处衰减最小(仅0.185dB/km)， G.654光纤为性能最佳的单模光纤，主要应用于远距离无需插入有源器件的无中继海底光缆通信系统，其缺点是制造困难，价格昂贵。 G.655光纤(非零色散位移光纤NZDSF) 此光纤零色散波长不在1550nm，而是在1525nm或1585nm处，光纤的衰减一般在0.19～0.25dB/km，在1530～1565nm波段的色散为1～6ps/(nm·km) G.655光纤抑制了四波混频，可采用WDM扩容，也可以开通高速系统。 ;G.656光纤（非零色散位移光纤） G.656光纤与G.655光纤不同的是： ①具有更宽的工作带宽 ②色散斜率更小（更平坦） G.656光纤适用于通道间隔为100GHz、传输速率为 40Gbit/s，传输距离为400km的DWDM或CWDM系统的传输介质。 ; 2.2.1折射和折射率 光在均匀介质中总是沿直线传播 光线经过两种不同的介质的交界面时，会发生偏折 在同一种介质中的偏折称为反射 在不同介质中的偏折称为折射; 光在均匀介质中是沿直线传播的，其传播速度为 v=c/n 式中： c＝2.997×105km/s，是光在真空中的传播速度； n是介质的折射率(空气的折射率为1.00027，近似为1；玻璃的折射率为1.5左右)。; 2.2 光波导理论; 反射定律： 1. 反射光线保持在由入射光线与法线所构成的入射平面中； 2. 相对于入射光线来说，反射光线位于法线的