第九章 光纤传输系统.ppt

光纤传输系统具有的优点： 1.传输频带宽、通信容量大 2.传输损耗低、传输距离长 3.体积小、重量轻、便于铺设 4.抗干扰性好、必威体育官网网址性强、使用安全 5.材料资源丰富 6.节约有色金属，且成本逐年降低 光通信的主要缺点：纤芯细且质脆、抗拉强度极其有限、机械性比金属差、各种操作要高度精确等。 2.光缆器材 光纤（Optical Fiber）是光导纤维的简称。光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。 纤芯位于光纤中心，直径2a为5～75μm, 作用是传输光波。 包层位于纤芯外层，直径2b为100～150μm,作用是将光波限制在纤芯中。 纤芯和包层即组成裸光纤，两者采用高纯度二氧化硅（SiO2）制成，但为了使光波在纤芯中传送，应对材料进行不同掺杂，使包层材料折射率n2比纤芯材料折射率n1小，即光纤导光的条件是n1＞n2。 一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层，厚度一般为 30～150μm。 套层又称二次涂覆或被覆层，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为光纤芯线。 2.光缆器材 光纤一般包括三个主要部分：中心高折射率玻璃纤芯（光能量主要在纤芯中传输） ，低折射率的包层（为光的传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用），另外还有保护性的树脂涂覆层（增强光纤的机械强度，在光纤受外界震动时保护光纤的物理和化学性能，同时又增加柔韧性、隔离外界水气的侵蚀），最外面常有100微米厚的缓冲层或套塑层。 用光纤工具剥去外皮和塑料层后，暴露在外面的是涂有包层的纤芯，实际上我们很难看到真正的纤芯。 光纤传输原理：根据光学‘全反射’原理，由于光纤纤芯的折射率比包层的折射率略高，只要进入光纤的光线以一定角度向纤芯··包层界面入射时，则光线将被限定在纤芯中传播，在不考虑其他因素的情况下，光将自源传输到目的地。 2.光缆器材 光纤类型 按光纤所用材料分：石英系列光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤等； 按光纤的工作波长分：短波长（800～900nm）光纤、长波长（1250～1350nm）光纤、超长波（1500～1600nm）光纤，其中多模光纤运行波长为850或1300nm，单模光纤运行波长为1310或1550nm。这是因为在这些波段中，光纤传输性能表现最佳。 波长是在一个周期中一个简单信号可以传输的距离。 2.光缆器材 光纤类型 按折射率分布情况分：突变型（Step Index Fiber，SIF）或阶跃型、渐变型(Grated Index Fiber，GIF)或梯度型、三角型（是渐变光纤的一种特例）等。 SIF纤芯的折射率是均匀的，包层的折射率稍低一些（也是均匀的），从而使得输入的光能在纤芯至包层的交界面上不断产生全反射而前进。这种光纤的缺点：模间色散高、传输频带不宽、速率不高，只适用于短途低速通信，如工控等。目前以逐渐淘汰。 GIF包层的折射率是均匀的，但纤芯的折射率是不均匀的，中心的折射率最大，沿纤芯半径方向逐渐减小。克服了SIF光纤的缺点，现在的多模光纤多为渐变型光纤。 2.光缆器材 光纤类型 按光的传输模式分：多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）和单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）两类。 “模式”其实就是光线的入射角。简单地说，在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤的纤芯至包层交界面上产生全反射的传播光线，就可称之为光的一个传输模式。 多模光纤的纤芯直径较大，存在多个角度射入。只允许传输一个基模的光纤就称之为单模光纤。 2.光缆器材 光缆是由一捆光纤组成的，简称光缆。按光缆的结构分有：束管式光缆、层绞式光缆、带状式光缆等。 一般12芯以下的采用中心束管式，中心束管式工艺简单，成本低（所以市场上12芯以下的光缆的价格基本差别不大，但比如11芯与13芯的价格差就很大。层绞式的最大优点是易于分叉，即光缆部分光纤需分别使用时，不必将整个光缆断开，只需将要分叉的光纤断开即可。层绞式光缆芯线可达144芯，而带状式光缆的芯数可以做到上千芯。 按光缆铺设方式分：室内光缆、架空光缆、直埋式光缆、管道光缆、海底光缆等。 2.光缆器材 光纤的传输性能 ①光源与光纤的耦合：通常把光源发射的光功率尽可能多地送入传输光纤，称为耦合。 ②光纤的数值