光釬通信_(tái)基礎(chǔ)教材

1、光纖通信的優(yōu)點(diǎn)n通信容量大n中繼距離長(zhǎng)n不受電磁干擾n資源豐富n光纖重量輕、體積小光通信發(fā)展簡(jiǎn)史2000多年前烽火臺(tái)燈光、旗語(yǔ)1880年光電話無(wú)線光通信1970年光纖通信光纖通信發(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(yán)雄在室溫下可連續(xù)工作的半導(dǎo)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。電磁波譜1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm 波長(zhǎng)波長(zhǎng)10G 100G 1T 10T 100T 1015 1016 1017 f (H

2、z)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光的基本知識(shí)n光是一種電磁波n可見(jiàn)光350nm750nmn光纖通信所用的波長(zhǎng)8001600nmn光的反射、折射n全反射光的基本知識(shí)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12光纖的結(jié)構(gòu)纖芯纖芯包層包層保護(hù)套保護(hù)套光纖的結(jié)構(gòu)n纖芯 core：折射率較高，用來(lái)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(hù)套 jacket：強(qiáng)度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光纖。

3、3mm光纜 橘色 MM 黃色 SM常見(jiàn)光纖名詞n數(shù)值孔徑（Numeric Aperture）NA=SIN 接收錐接收錐常見(jiàn)光纖名詞輸入輸入輸入輸入輸出輸出輸出輸出低數(shù)值孔徑低數(shù)值孔徑NA高數(shù)值孔徑高數(shù)值孔徑NANANA 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(nèi)徑：?jiǎn)文?nèi)徑：?jiǎn)文?um 多模多模50/62.5um12595012562.5125光纖的尺寸光纖的分類(lèi)n按材料分類(lèi)：n玻璃光纖：纖芯與包層都是玻璃，損耗小，傳輸距離長(zhǎng)，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(jià)格很低

4、。多用于家電、音響，以及短距的圖像傳輸。n按照光纖的模式分類(lèi)n單模（Single-Mode）n多模（Multi-Mode）n按折射率分類(lèi)n階越光纖n漸變折射率光纖 光纖的分類(lèi)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(diǎn)損耗：0.2dB/點(diǎn)光纖熔接點(diǎn) 1點(diǎn)/2km常見(jiàn)光纖名詞n衰減：光在光纖中傳輸時(shí)的能量損耗單模光纖1310nm 0.40.6dB/km1550nm 0.20.3dB/km塑料多模光纖300dB/km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

5、 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 54321n色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行進(jìn)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?yàn)椴煌Ｊ降墓庋刂煌穆窂絺鬏?。n材料色散：不同波長(zhǎng)的光行進(jìn)速度不同。n波導(dǎo)色散：發(fā)生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時(shí)，會(huì)以稍有不同的速度行進(jìn)。在單模光纖中，通過(guò)改變光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)改變光纖的色散非常重要。常見(jiàn)光纖名詞光纖類(lèi)型nG.652零色散點(diǎn)在1300nm左右nG.653零色散點(diǎn)在1550nm左右nG.654負(fù)色散光纖nG.655

6、色散位移光纖n全波光纖常見(jiàn)光纖名詞n散射由于光線的基本結(jié)構(gòu)不完美，引起的光能量損失，此時(shí)光的傳輸不再具有很好的方向性。光線光線缺陷缺陷光纖系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)一、基本光纖系統(tǒng)的構(gòu)架及其功能介紹： 1.發(fā)送單元：把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)； 2.傳輸單元：載送光信號(hào)的介質(zhì)； 3.接收單元：接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)； 4.連接器件：連接光纖到光源、光檢測(cè)以及其它光纖。光纖系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)二、基本光纖系統(tǒng)方框圖： 信號(hào)光發(fā)射機(jī)光源中繼器檢測(cè)器光接收機(jī)信號(hào)電E/光O轉(zhuǎn)換光纖光O/電E轉(zhuǎn)換發(fā)送單元傳輸單元接收單元連接器件常用連接器類(lèi)型SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack常用連接器類(lèi)型FC Typ

7、eSC TypeSC2 TypeFDD Type常用連接器類(lèi)型BICONIC TypeD4 TypeSMA 905 TypeSMA 906 TypeMINI BNC Type連接頭端面類(lèi)型Ferrule + Flange Insertion Loss(插入損耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB無(wú)源器件n耦合器（coupler）n主要功能再分配光信號(hào)n重要應(yīng)用在光纖網(wǎng)絡(luò)n尤其是應(yīng)用在局域網(wǎng)n在波分復(fù)用器件上應(yīng)用無(wú)源器件n耦合器（coupler）n基本結(jié)構(gòu)耦合器是雙向無(wú)源器件基本形式有樹(shù)型、星型與耦合器對(duì)應(yīng)的有分路器（splitter）無(wú)源器件n耦合器n以圖形表示 142

8、3無(wú)源器件n波分復(fù)用器WDMWavelength Division Multiplexer在一條光纖中傳輸多個(gè)光信號(hào)，這些光信號(hào)頻率不同，顏色不同。波分復(fù)用器就是要把多個(gè)光信號(hào)耦合進(jìn)同一根光纖中；解波分復(fù)用器就是從一根光纖中把多個(gè)光信號(hào)區(qū)分出來(lái)。無(wú)源器件n波分復(fù)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接收器接收器發(fā)送單元驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器光源光源接收單元檢測(cè)器檢測(cè)器放大器放大器 輸出電路輸出電路光放大器 0 1輸入輸入（信號(hào)弱）（信號(hào)弱） 1輸出輸出（信號(hào)強(qiáng)）（信號(hào)強(qiáng)）光放大器波分復(fù)用器耦合器 1光源監(jiān)測(cè)光纖數(shù)字通信n數(shù)字系統(tǒng)中脈沖的定義：10%90%50%脈沖寬度脈沖寬度上升時(shí)間上升時(shí)間下降時(shí)間下降時(shí)間周期周期振幅振幅1.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(shí)間：脈沖從最大振幅的10%上升到90%所需要的時(shí)間。3.下降時(shí)間：脈沖從振幅的90%下降到10%所需要的時(shí)間。4.脈沖寬度：脈沖在50%振幅位置的寬度，用時(shí)間表示。5.周期：脈沖特定的時(shí)間，就是完成一個(gè)循環(huán)所需要的工作時(shí)間。6.消光比：1信號(hào)光功率于0信號(hào)光功率的比值。光纖數(shù)字通信n光纖通信中常用單位的定義： 1. dB = 10 log10 ( Pout / Pin ) Pout :輸出