光纤基础知识教程(光纤基本知识介绍)

光纤基础知识教程(光纤基本知识介绍)(1)

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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)。

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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:

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光纤损耗图:

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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)。

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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。

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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

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