第三章 光纤通信系统课件.pptVIP

第三章 光纤通信系统 3.1 概述 3.2 光纤与光缆 3.3 光端机的组成 3.4 光纤通信系统的组成 3.5 光纤的测量 习 题 3.1 概述 3.1.1 光纤通信的发展历史 利用光导纤维作为光的传输媒介的光纤通信, 其发展只有二三十年的历史。 光纤通信的发展可分为以下几代进程: 第一代光纤通信系统, 是以1973～1976年的850 nm波长的多模光纤通信系统为代表。 第二代光纤通信系统, 是20世纪70年代末, 80年代初的多模和单模光纤通信系统。 第三代光纤通信系统， 是20世纪80年代中期以后的长波长单模光纤通信系统。第四代光纤通信系统, 是指进入20世纪90年代以后的同步数字体系光纤传输网络。 3.1.2 光纤通信的特点 光纤通信是一种高速率、高保真、大容量的先进现代化通信手段。 光纤具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、 抗辐射性、 必威体育官网网址性好等特点。 光纤通信之所以能够飞速发展, 是由于它具有如下突出优点而决定的。 1. 通信容量大 2. 损耗低 3. 抗电磁干扰能力强 4. 必威体育官网网址性强 5. 资源丰富, 节约金属 6. 线径细、重量轻 3.1.3 光纤通信的基本组成 最基本的光纤通信系统由数据源、光发射机、光学信道和光接收机组成。 中继器也有正反两个方向, 如图3-1所示。 图3-1所示的系统框图对模拟或数字信号都适用。 3.2 光纤与光缆 3.2.1 光纤导光的原理 如图3-2所示。n1为包层的折射率, n2为芯线的折射率, 且n1 n2 。 3.2.2 光纤的种类与结构 光纤透明、纤细, 虽比头发丝还细, 却具有把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构,它由折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成, 通常为了保护光纤, 包层外还往往覆盖一层塑料加以保护, 其中纤芯的芯径一般为50 μm或62.5 μm, 包层直径一般为125 μm。 光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来的, 以光波为载频, 光导纤维为传输介质的一种通信方式。 光纤是由纤芯和包层组成的, 其结构如图3-3所示。 按传输光波的模式不同, 又可分为多模光纤和单模光纤两类。 1. 多模光纤 2. 单模光纤 图3-4画出了阶跃型多模光纤、渐变型多模光纤、单模光纤的结构、传输方式以及光脉冲扩散的情况。 光纤的分类以及主要性能特点归纳于表3-1中。 CCITTT G.651、G.652建议分别对渐变型多模光纤和1.31 μm单模光纤的主要参数作了规定, 见表3-2和表3-3。 3.2.3 光纤的损耗特性 光纤本身损耗的原因, 大致包括吸收损耗和色散损耗两类。 1. 吸收损耗 2. 色散损耗 3.2.4 光纤的色散特性 从光纤色散产生的机理来看, 色散有模式色散、材料色散和波导色散三种。 1. 材料色散 2. 模式色散 3. 波导色散 3.2.5 光缆的结构和种类 光导纤维电缆由一捆光纤组成, 简称为光缆。 光缆是数据传输中最有效的一种传输介质。 1. 对光缆结构的要求 光缆的结构繁多, 制造工艺也相当复杂。 为了满足通信的要求, 任何一种通信光缆都必须满足下列性能和质量要求: (1) 保证光纤传输特性的优良、稳定、可靠; (2) 保证光缆具有足够的机械强度和环境温度性能; (3) 确保光缆的防潮能力, 使光缆具有足够的使用寿命; (4) 有利于降低生产成本, 使光缆的价格低廉。 2. 光缆的基本结构 根据不同的用途和不同的环境条件, 光缆的种类很多。 不论光缆的具体结构形式如何, 都是由缆芯、护套和加强元件组成的。 缆芯由光纤芯线组成, 可分为单芯和多芯两种。 (1) 单芯型。由单根经二次涂覆处理后的光纤组成的光缆。 (2) 多芯型。由多根经二次涂覆处理后的光纤组成, 可分为带状结构和单位式结构, 如图3-5所示。 目前, 国内外对二次涂覆主要采用下列两种保护结构。 一种是紧套结构, 如图3-6(a)所示, 在光纤与护套之间有一个缓冲层, 其目的是为了减少外面应力对光纤的作用。 缓冲层一般采用硅树脂, 二次涂覆用尼龙。 这种光纤的优点是结构简单, 使用方便。 另一种是松套结构, 如图3-6(b)所示, 将一次涂覆后的光纤放在一个管子里, 管中填充油膏, 形成松套结构。 这种光纤的优点是机械性能好, 防水性能好, 便于成缆。 3. 光缆的种类 公用通信网中的光缆结构如表3-4所示。