光纖通信基本知識-文檔資料

1、1作作 者：王者：王 勇勇 (Fiber Handbook Technology Data)美德（四川）電氣有限公司2光纖通信的優(yōu)點n通信容量大n中繼距離長n不受電磁干擾n資源豐富n光纖重量輕、體積小3光通信發(fā)展簡史2000多年前烽火臺燈光、旗語1880年光電話無線光通信1970年光纖通信4光纖通信發(fā)展史n1966年“光纖之父”高錕博士首次提出光纖通信的想法。n1970年貝爾研究所林嚴雄在室溫下可連續(xù)工作的半導體激光器。n1970年康寧公司的卡普隆(Kapron) 之作出損耗為20dB/km光纖。n1977年芝加哥第一條45Mb/s的商用線路。5電磁波譜1cm 1mm 100um 10um 1

2、um 100nm 10nm 1nm 波長波長10G 100G 1T 10T 100T 1015 1016 1017 f (Hz)1.6um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm光通信使用范圍光通信使用范圍紅外線紅外線紫外線紫外線6光的基本知識n光是一種電磁波n可見光350nm750nmn光纖通信所用的波長8001600nmn光的反射、折射n全反射7光的基本知識n1n2n1 n2n1n2臨界角臨界角900臨界角臨界角n1n2全反射全反射入射角入射角=反射角反射角129光纖的結構纖芯纖芯包層包層保護套保護套10光纖的結構n纖芯 core：折射率較高

3、，用來傳送光；n包層 coating：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；n保護套 jacket：強度大，能承受較大沖擊，保護光纖。3mm光纜 橘色 MM 黃色 SM11常見光纖名詞n數值孔徑（Numeric Aperture）NA=SIN 接收錐接收錐12常見光纖名詞輸入輸入輸入輸入輸出輸出輸出輸出低數值孔徑低數值孔徑NA高數值孔徑高數值孔徑NANANA13 外徑一般為外徑一般為125um(一根頭發(fā)平均一根頭發(fā)平均100um)內徑：單模內徑：單模9um 多模多模50/62.5um12595012562.5125光纖的尺寸14光纖的分類n按材料分類：n玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳

4、輸距離長，成本高；n膠套硅光纖：纖芯是玻璃，包層為塑料，特性同玻璃光纖差不多，成本較低；n塑料光纖：纖芯與包層都是塑料，損耗大，傳輸距離很短，價格很低。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。15n按照光纖的模式分類n單模（Single-Mode）n多模（Multi-Mode）n按折射率分類n階越光纖n漸變折射率光纖 光纖的分類16光纖的損耗1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km1550 nm : 0.2 0.3dB/Km850 nm : 2.3 3.4 dB/Km光纖熔接點損耗：0.2dB/點光纖熔接點 1點/2km17常見光纖名詞n衰減：光在光纖中傳輸時的能量損耗單模光纖1310n

5、m 0.40.6dB/km1550nm 0.20.3dB/km塑料多模光纖300dB/km18光纖的衰減光纖的衰減圖光纖的衰減圖0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 nm OH-OH-OH-第一窗口第二窗口第三窗口衰減(dB/km)水峰值6 5432119n色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行進一段距離后造成的頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。n模間色散：只發(fā)生在多模光纖，因為不同模式的光沿著不同的路徑傳輸。n材料色散：不同波長的光行進速度不同。n波導色散：發(fā)生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時，會以稍有不同的速度行進。在單模光纖中，通過改

6、變光纖內部結構來改變光纖的色散非常重要。常見光纖名詞20光纖類型nG.652零色散點在1300nm左右nG.653零色散點在1550nm左右nG.654負色散光纖nG.655色散位移光纖n全波光纖21常見光纖名詞n散射由于光線的基本結構不完美，引起的光能量損失，此時光的傳輸不再具有很好的方向性。光線光線缺陷缺陷22光纖系統(tǒng)基礎知識一、基本光纖系統(tǒng)的構架及其功能介紹： 1.發(fā)送單元：把電信號轉換成光信號； 2.傳輸單元：載送光信號的介質； 3.接收單元：接收光信號并轉換成電信號； 4.連接器件：連接光纖到光源、光檢測以及其它光纖。23光纖系統(tǒng)基礎知識二、基本光纖系統(tǒng)方框圖： 信號光發(fā)射機光源中繼

7、器檢測器光接收機信號電E/光O轉換光纖光O/電E轉換發(fā)送單元傳輸單元接收單元連接器件24常用連接器類型SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack25常用連接器類型FC TypeSC TypeSC2 TypeFDD Type26常用連接器類型BICONIC TypeD4 TypeSMA 905 TypeSMA 906 TypeMINI BNC Type27連接頭端面類型Ferrule + Flange Insertion Loss(插入損耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB28無源器件n耦合器（coupler）n主要功能再分配光信號n重要應用在光纖網

8、絡n尤其是應用在局域網n在波分復用器件上應用29無源器件n耦合器（coupler）n基本結構耦合器是雙向無源器件基本形式有樹型、星型與耦合器對應的有分路器（splitter）30無源器件n耦合器n以圖形表示 142331無源器件n波分復用器WDMWavelength Division Multiplexer在一條光纖中傳輸多個光信號，這些光信號頻率不同，顏色不同。波分復用器就是要把多個光信號耦合進同一根光纖中；解波分復用器就是從一根光纖中把多個光信號區(qū)分出來。32無源器件n波分復用器（圖例） 1傳送器傳送器 2傳送器傳送器 1+ 2 1+ 2 1接收器接收器 2接收器接收器33發(fā)送單元驅動器驅

9、動器光源光源34接收單元檢測器檢測器放大器放大器 輸出電路輸出電路35光放大器 0 1輸入輸入（信號弱）（信號弱） 1輸出輸出（信號強）（信號強）光放大器波分復用器耦合器 1光源監(jiān)測36光纖數字通信n數字系統(tǒng)中脈沖的定義：10%90%50%脈沖寬度脈沖寬度上升時間上升時間下降時間下降時間周期周期振幅振幅371.振幅：脈沖的高度在光纖系統(tǒng)中表示光功率能量。2.上升時間：脈沖從最大振幅的10%上升到90%所需要的時間。3.下降時間：脈沖從振幅的90%下降到10%所需要的時間。4.脈沖寬度：脈沖在50%振幅位置的寬度，用時間表示。5.周期：脈沖特定的時間，就是完成一個循環(huán)所需要的工作時間。6.消光比：1信號光功率于0信號光功率的比值。光纖數字通信38n光纖通信中常用單位的定義： 1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :輸出功率 ; Pin :