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TA000002 光纤通信基础 1.2 课程目标 光纤通信概论 光纤通信概念 光纤通信以光作为信息载体，利用光纤传输携带信息的光波，以达到通信之目的。 数字光纤通信系统的基本组成：光发送机﹑光接收机﹑光纤 光纤通信概论 典型的数字光纤通信系统方框图 光纤通信概论 携带信息的光波： 数字信号为1时，光源器件发送一个传号光脉冲； 当数字信号为0时，光源器件发送一个空号（不发光）。 光纤通信优点 通信容量大 一根光纤同时传输24万个话路，比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍。 波分复用技术的采用，把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，通信容量近乎无限。 中继距离长 光纤具有极低的衰耗系数。目前商用化石英光纤已达0.19dB/km以下，配以适当的光发送与光接收设备，中继距离达数百公里以上，特别适用于长途一、二级干线通信。 光纤通信优点 必威体育官网网址性能好，抗干扰能力强 由于光的频率极高，远高于一般的电磁波的频率，而且光波在光纤中传输时只在其芯区进行，不存在传统的电磁波辐射，因此其必威体育官网网址性能极好，同时也不怕外界强电磁场的干扰，抗干扰能力强。 便于施工和维护 体积小、重量轻。光缆的敷设方式方便灵活。既可以直埋、架空，双可能通过管道和水底敷设。 光纤与光缆 光纤的构造 光纤呈圆柱形，由纤芯、包层与涂层三大部分组成，如下图： 光纤与光缆 光纤的构造 纤芯主要采用高纯度的SiO2二氧化硅，并掺有少量的掺杂剂，提高纤芯的光折射率n1； 包层也是高纯度的二氧化硅，也掺杂一些掺杂剂，主要是降低包层的光折射率n2； 涂层采用丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙，增加机械强度和可弯曲性。光缆是多根光纤放在放在一个松套管内，内冲石油膏和钢丝形成的。海底光缆内还有电源线，主要为中继站的放大器等提供电源。 光纤与光缆 光纤的导光原理 光是一种频率很高的电磁波，而光纤本身是一种介质波导。 我们从几何光学的角度来简单讨论光纤的导光原理。 全反射原理 光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示： 光纤与光缆 全反射原理 光线在均匀介质中是以直线传播的，但在两种不同介质的分界面会产生反射和折射现象，如图所示： 光纤与光缆 全反射原理 当n2/n1的比值增大到一定程度，则会使折射角≥90度，此时的折射光线不再进入包层，而会在纤芯与包层的分界面上掠过，或者重返回到纤芯中进行传播，这种现象叫做光的全反射现象。 不难理解，当光在光纤中发生全反射现象时，由于光线基本上全部在纤芯区进行传播，没有光跑到包层中去，所以可以大大降低光纤的衰耗。 光纤与光缆 全反射现象 光纤与光缆 光在光纤中的传播 光在光纤中以“Z”形轨迹传播及沿纤芯与包层的分界面掠过 光纤与光缆 光纤的工作波长（工作窗口） 光线路信号在光纤上传送的波长：850nm、1310nm、1550nm。 850nm窗口只用于多模传输 1310nm和1550nm窗口 用于单模传输。 光纤与光缆 光通道参数：衰减、色散 光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减的双重影响。 衰减 使在光纤中传输的光信号随着传输距离的增加而功率下降。 1310nm窗口每公里衰减：0.4dB/km 1550nm窗口每公里衰减：0.25dB/km 色散会使在光纤中传输的数字脉冲展宽，引起码间干扰，降低信号质量。 光纤与光缆 光纤的类型 G.652光纤：在1310nm波长窗口色散性能最佳，是 目前应用最广泛的光纤。 在1310nm处，色散小，衰耗大； 在1550nm处，色散大，衰耗小； G.653光纤：在1550nm波长，衰耗和色散皆为最小 值，可实现大容量长距离传输。因出现四波混频效应(FWM),限制了它在WDM（波分复用）方面的应用。 光纤与光缆 光纤的类型 G.654光纤：1550nm损耗最小光纤，主要用于长再生中继距离的海底光缆。 G.655光纤：克服了G.652光纤在1550nm处色散受 限和G.653光纤在1550nm处出现四波混频效应的缺陷，适用于WDM系统。 光纤与光缆 光缆简介 光缆为光纤提供可靠的机械保护，使之适应外部使用环境，并确保在敷设与使用中光缆的光纤具有可靠的传输性能。 光缆特性： 光缆虽有一定的强度和抗张力，但经不起过大的侧压力与拉伸力。光缆在短期内可接触水，当时间过长会增加光纤的衰耗。 光缆分类： 架空光缆、直埋式光缆、铠装光缆、海底光缆、阻燃光缆等等。 光纤与光缆 常见光纤连接器种类： FC/PC：FC，圆头尾纤连接器，PC，陶瓷截面为平面； SC/PC：SC，方