光纖通信原理和基礎(chǔ)知識PPT課件

.,0,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識,.,1,第一章光纖通信的基本原理第二章光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類第三章光纖的基本參數(shù)第四章光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識,.,2,1.1光纖通信的基本原理,第一章光纖、光纜的基本知識,.,3,電磁波譜,頻譜分配,光纖通信的基本原理,.,4,光在傳輸過程中，在兩種不同的傳輸媒質(zhì)的界面將產(chǎn)生以下行為：一部分入射光將被反射一部分入射光將進(jìn)入第二種媒質(zhì)，并產(chǎn)生折射,光的反射和折射定律,光纖通信的基本原理,.,5,折射率n光在真空中的傳播速度/光在該媒質(zhì)中的傳播速度,全反射：當(dāng)n1n2時，隨著入射角的不斷增加，在入射角達(dá)到某一值時，折射角達(dá)到90oC，我們把此時的入射角稱為臨界角0。當(dāng)入射角大于臨界角時，將發(fā)生全反射。,媒質(zhì)1,媒質(zhì)2,根據(jù)折射定律，我們可以求出臨界角，此時290o。即n1Sin0=n2Sin90o所以Sin0=n2/n1,媒質(zhì),折射率,真空,空氣,水,多模光纖,單模光纖,玻璃,鉆石,光的全反射定律,光纖通信的基本原理,.,6,光通信正是利用了全反射原理，當(dāng)光的注入角滿足一定條件時，光便能在光纖(光波導(dǎo))內(nèi)形成全反射，從而達(dá)到長距離傳輸?shù)哪康摹?光纖的導(dǎo)光原理,光纖通信的基本原理,.,7,涂層,包層,纖芯,光纖的結(jié)構(gòu),光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,8,光纖通信的優(yōu)點,光通信基本原理,大容量,長中繼距離,適應(yīng)能力強(qiáng),體積小，重量輕，便于安裝和維護(hù),選材豐富，價格低Rawmaterialabundance,lowprice,保密性強(qiáng),.,9,第一章光纖通信的基本原理第二章光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類第三章光纖的基本參數(shù)第四章光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識,.,10,光纖的結(jié)構(gòu)及組成,涂層力學(xué)影響的防護(hù),涂層(acrylic)250m,涂層250m,標(biāo)準(zhǔn)單模光纖,標(biāo)準(zhǔn)梯度折射率分布多模光纖,纖芯(SiO2+Ge+F)(摻鍺二氧化硅)8.6-9.5m,纖芯(聚甲基丙烯酸甲酯)980m,包層(SiO2+F)摻氟二氧化硅125m,纖芯(摻鍺二氧化硅)50m/62.5m/100m,涂層1000m,塑料光纖,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,11,按材料分類：,二氧化硅系光纖,多組份光纖,塑料光纖,光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,12,用于通信，如：光纜,用于傳感器，如：光纖陀螺,用于傳輸圖像，如：內(nèi)窺鏡,其它用途，如用于傳輸能量,按用途分類：,光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,13,按傳輸模式分類：,多模光纖,單模光纖,光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,14,G651多模光纖：工作波長為850nm的LAN用的多模光纖G652光纖：最佳工作波長為1310nm的單模光纖：G652AG652B:標(biāo)準(zhǔn)光纖G652CG652D：低水峰（全波）光纖G653光纖：零色散波長在1.55m窗口的單模光纖G654光纖：截止波長在1500nm的海底應(yīng)用單模光纖,又稱為最低衰減單模光纖G655光纖：在1550nm窗口給定波長區(qū)間內(nèi)色散不為零的色散位移單模光纖，稱為非零色散位移光纖G655A：單信道光纖(1995)G655B、G655C：DWDM光纖(2000.10,2003.1)G656光纖：使用于DWDM系統(tǒng)S+C+L波帶的非零色散位移光纖(2003.10提出，2004.4爭取會議同意),光纖的分類,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,15,單模光纖特性,G.652光纖,G.653光纖,G.654光纖,G.655光纖,最成熟的單模光纖，但未把最小的衰減與最小的色散有效的結(jié)合在一起。,過渡性的單模光纖，通過對光纖的截止波長進(jìn)行位移而獲得極低的衰減。,過渡性的單模光纖，把零色散點移到了衰減最小的波長。,一種新型的單模光纖，把最小的衰減與小的色散結(jié)合在一起。,單模光纖的特性,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,16,G652光纖的分類、特點與應(yīng)用,應(yīng)用1.G.652A：支持G.957規(guī)定的SDH傳輸系統(tǒng)，G.691規(guī)定的帶光放大的單通過路STM-16（2.5Gbit/s）的SDH傳輸系統(tǒng)，G.693規(guī)定的40km的10Gbit/s以太網(wǎng)系統(tǒng)及STM-2562.G.652B：主要支持更高速率，例如G.691和G.692傳輸系統(tǒng)中直到STM-64（10Gbit/s），在G.693和G.959.1中對于STM-256的某些應(yīng)用3.G.652C（低水峰光纖）：與G.652A光纖屬性類似，允許使用在13601530nm擴(kuò)展波長范圍4.G.652D：與G.652B光纖屬性類似，允許使用在13601530nm擴(kuò)展波長范圍,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,17,光纖應(yīng)用的發(fā)展趨勢,長距離應(yīng)用，發(fā)展方向是大有效面積色散平坦型G.655城域網(wǎng)中，低水峰光纖（G.652C、G.652D）有較大的應(yīng)用前景，關(guān)鍵在價格，目前主要采用的是G.652A、G.652B光纖接入網(wǎng)中將主要應(yīng)用G.652光纖，其發(fā)展前景仍被很多專家看好（目前市場規(guī)模在下降，但仍繼續(xù)占主導(dǎo)地位）LAN中將主要應(yīng)用多模光纖，芯徑逐漸由62.5m向50m發(fā)展，市場在逐漸擴(kuò)大室內(nèi)布線將向塑料光纖發(fā)展,光纖應(yīng)用的發(fā)展趨勢,光纖的基本結(jié)構(gòu)和分類,.,18,第一章光纖通信的基本原理第二章光纖的基本結(jié)構(gòu)及分類第三章光纖的基本參數(shù)第四章光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識,.,19,幾何尺寸參數(shù),光學(xué)及傳輸特性參數(shù),機(jī)械及環(huán)境性能參數(shù),光纖參數(shù)分類,光纖的基本參數(shù),.,20,光纖的幾何尺寸參數(shù),纖芯直徑纖芯/包層同心度包層外徑(d=dx+dy/2)包層不圓度(|dmax-dmin|/d)涂層外徑包層/涂層同心度光纖翹曲度R,R,光纖的基本參數(shù),.,21,光纖幾何尺寸參數(shù)典型值,纖芯直徑(多模光纖)：,纖芯直徑(單模光纖)：,纖芯/包層同心度：,包層外徑：,包層不圓度：,涂層外徑：,包層/涂層同心度：,62.5/50m,810m,1.0m,125m2m,2%,245m10m,15m,光纖翹曲度：,2m,光纖的基本參數(shù),.,22,光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù),衰減系數(shù),色散系數(shù),截止波長,彎曲損耗,偏振模色散,模場直徑,光纖的基本參數(shù),.,23,定義：高斯分布的單模光纖，模場直徑是光場幅度分布1/e處各點所圍成圓的直徑，也等于光功率分布1/e2處各點所圍成圓的直徑。,光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù)之一-模場直徑,光纖的基本參數(shù),P0,Pe,.,24,衰減系數(shù)10lg(Pi/Po)/L下面:Pi輸入功率Po通過長度為L的光纖后的輸出功率L傳輸距離定義:Loss(dB)=-10lg(Pout/Pin)限制傳輸距離.固有損耗:瑞利散射,材料反射(紫外線輻射1550nm:9-11m,光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù)之一-參數(shù)典型值,光纖的基本參數(shù),偏振模色散：,PMD0.5ps/(km)1/2,.,36,光纖的光學(xué)及傳輸特性參數(shù)之一-ITU規(guī)范典型值,光纖的基本參數(shù),.,37,機(jī)械及環(huán)境性能參數(shù),光纖篩選應(yīng)力水平,光纖抗張強(qiáng)度,光纖動態(tài)疲勞參數(shù),光纖靜態(tài)疲勞參數(shù),篩選應(yīng)力：0.69GPa持續(xù)時間：1s,典型值：500kpsi,nd20,ns20,光纖的基本參數(shù),.,38,光纖溫度衰減特性,光纖浸水性能,光纖老化性能,-60oC+85oC下附加衰減：0.05dB/km,23oC下，浸水14天后附加衰減：0.05dB/km,溫度濕度衰減特性,-10oC+85oC，98%RH下附加衰減：0.05dB/km,85oC下老化一個月后附加衰減：0.05dB/km,機(jī)械及環(huán)境性能參數(shù),光纖的基本參數(shù),.,39,第一章光纖通信的基本原理第二章光纖的基本結(jié)構(gòu)及分類第三章光纖的基本參數(shù)第四章光纖的制造方法,光纖的通信原理及基礎(chǔ)知識,.,40,光纖制造的工藝流程,制造光纖的基本化學(xué)反應(yīng)式如下：SiCl4+O2=SiO2+2Cl2,其工藝流程如下：,制棒,脫水,燒縮,拋光,拉絲,篩選、復(fù)繞,光纖的制造方法,.,41,根據(jù)預(yù)制棒生產(chǎn)方式的不同，光纖制造方法可分為以下四種：,改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法(MCVD),等離子激活化學(xué)氣相沉積法(PCVD),光纖制造的方法,光纖的制造方法,.,42,管外氣相沉積法(OV