光纤基础知识教程(光纤基本知识介绍)
光纤通信系统,就是利用光纤来传输携带信息的光波,以达到通信的目的。
1 光纤通信的特点
优点
l传输频带宽,通信容量大;
l传输衰减小,传输距离远;
l抗电磁干扰,保密性能好;
l适应能力强;
l耐腐蚀;
l体积小、重量轻,便于运输和敷设;
l原材料来源丰富、价格低廉。
缺点
l光纤弯曲半径不宜过小;
l光纤的切断和连接操作技术要求较高;
l分路、耦合操作繁。
2 光纤通信—光纤
光纤是光导纤维(OPTIC FIBER)的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。
目前通信用的光纤,基本上是石英系光纤,其主要成分是高纯度石英玻璃,即二氧化硅(SiO2) 。
1.1 光纤结构
光纤裸纤一般分为三层:纤芯、包层、涂覆层。
1.2 光纤工作原理
全反射原理:
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时,则折射角大于入射角。
光波在光纤中实现全反射的条件是:
光纤纤芯的折射率大于光纤包层的折射率(n1 >n2);
进入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时,入射角应该大于临界角。
光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。
1.3 光纤分类
1.3.1 按光纤的材料分:石英光纤、复合光纤、塑料光纤等。
1.3.2 按光纤剖面折射率分布分:
阶跃(SI)型光纤:在纤芯与包层区域内,折射率的分布分别是均匀的,分别为n1和n2,在纤芯与包层的边界处,其折射率的变化是阶跃的(n2<n1)。带宽较窄,适用于小容量短距离通信。
渐变(GI)型光纤:光纤轴心处的折射率最大(n1),但随横截面径向的增加而逐渐减小,到纤芯与包层的边界处,正好降到与包层区域的折射率n2。带宽较宽,适中距离通信使用。
1.3.3 按传输的模式分:
多模光纤(MMF,multimode fiber):可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重,所以在短距离通信领域中更受重视。
单模光纤(SMF,single-mode fiber):只能传一种模式的光,因此其模间色散很小,目前在有线电视和光通信中应用最为广泛。
1.3.4 按ITU-T建议分:G.651(渐变型多模块光纤)、G.652(普通单模光纤)、G.653(色散位移光纤)、G.654(截止波长位移单模光纤)、G.655光纤(非零色散位移光纤)。
1.4、光纤传输特性
产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散,影响光纤传输距离的主要原因是损耗。损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
1.4.1 光纤损耗
光纤损耗所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减,单位为dB/km。光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继站间隔距离的远近,主要包括以下几种:
光纤损耗图:
1.4.2 光纤色散(Dispersion)
信号在光纤中是由不同频率成分和不同模式成分携带的,因而速度不同,经过光纤传输一段距离后,不同成分之间出现时延差,引起传输信号波形失真,脉冲展宽,从而产生码间干扰。
主要包括以下几种:
模式色散:在多模光纤中,各个模式走不同的路径,高阶模走的路程长,低阶模走的路程短,因此到达光纤终端的时间先后不同,造成脉冲展宽。限于多模光纤(由于信号不是单一模式)。
材料色散:(多模和单模光纤均有)因同一模式内不同波长的光波的传播速度不同,从而产生脉冲展宽,引起材料色散。
波导色散:一般限于单模光纤(由于信号不是单一频率)
如果信号是模拟调制,色散限制带宽(Bandwith);
如果信号是数字脉冲,色散产生脉冲展宽(Pulse Brodaening);
单模光纤在1310nm附近色散为0,色散位移光纤即是将色散波长从1310nm移到1550nm。
1.5、光波划分
,
免责声明:本文仅代表文章作者的个人观点,与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并自行核实相关内容。文章投诉邮箱:anhduc.ph@yahoo.com