[信息与通信]光通讯基本知识与理论培训.ppt

* GR-1221-CORE 试验项目和条件 * * * 光缆结构和类型 光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套外面加有铠装。  1. 缆芯 缆芯通常包括被覆光纤(或称芯线)和加强件两部分。 被覆光纤是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。 加强件起着承受光缆拉力的作用，通常处在缆芯中心，有时配置在护套中。 2. 护套 护套起着对缆芯的机械保护和环境保护作用，要求具有良好的抗侧压力性能及密封防潮和耐腐蚀的能力。 护套通常由聚乙烯或聚氯乙烯(PE或PVC)和铝带或钢带构成。 根据使用条件光缆可以分为：  室内光缆、架空光缆、埋地光缆和管道光缆等。 * 光纤基本参数： 数值孔径(NA) ： NA表示光纤接收和传输光的能力，NA(或θc)越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。 截止波长 ：只有当工作波长大于单模光纤的截止波长λc时，才能保证光纤工作单模状态 抗拉强度： 衰减系数 ：衰减是光纤中光功率减少量的一种度量，它取决于光纤的工作（波长）类型和长度，并受测量条件的影响 纤芯、包层直径： 同轴度 ：是指纤芯中轴线对包层外圆柱面的同轴度 标准长度 * 光纤的光线传播原理 数值孔径 为简便起见，以普通光纤的交轴(子午)光线为例，进一步讨论光纤的传输条件。 设纤芯和包层折射率分别为n1和n2，空气的折射率n0=1， 纤芯中心轴线与z轴一致， 如下图。 光线在光纤端面以小角度θ从空气入射到纤芯(n0n1)，折射角为θ1，折射后的光线在纤芯直线传播，并在纤芯与包层交界面以角度ψ1入射到包层(n1n2)。 * 改变角度θ，不同θ相应的光线将在纤芯与包层交界面发生反射或折射。 根据全反射原理， 存在一个临界角θc。 ?当θθc时，相应的光线将在交界面发生全反射而返回纤芯， 并以折线的形状向前传播，如光线1。 ?当θ=θc时，相应的光线将以ψc入射到交界面，并沿交界面向前传播(折射角为90°)， 如光线2， ?当θθc时，相应的光线将在交界面折射进入包层并逐渐消失，如光线3。 由此可见只有在半锥角为θ≤θc的圆锥内入射的光束才能在光纤中传播。 根据这个传播条件，定义临界角θc的正弦为数值孔径(Numerical Aperture, NA)。 标准多模光纤的NA公称值一般为0.2，对应的孔径角约为11.5o。 标准单模光纤的NA公称值一般为0.1～0.15，对应的孔径角约为5.7o~8.6o * 通信用光器件 通信用光器件可以分为有源器件和无源器件两种类型。 有源器件包括光源、光检测器（PD）和光放大器。 光无源器件主要有连接器、耦合器、波分复用器、衰减器、光开关和隔离器等。 光源是光发射机的关键器件，其功能是把电信号转换为光信号。 无源光器件的要求： 插入损耗小、反射损耗大、工作温度范围宽、性能稳定、寿命长、 体积小、价格便宜、便于集成等。  * ASE Broad bard (ASE-C/CL) ASE 宽带光源 (ASE-C/CL) High stable (DFB/FP LD,LED,SLED) 高稳定性光源 (DFB/FP LD,LED,SLED) Mini ASE Broadband Module (ASE-C) 小尺寸ASE宽带光源模块(ASE-C) Light sources: 光源 * 半导体光源一般性能和应用 LED通常和多模光纤耦合，用于1.3 μm(或0.85 μm)波长的小容量短距离系统。因为LED发光面积和光束辐射角较大， 而多模SIF光纤或G.651规范的多模GIF光纤具有较大的芯径和数值孔径，有利于提高耦合效率，增加入纤功率。 LD通常和G.652或G.653规范的单模光纤耦合，用于1.3 μm或1.55 μm大容量长距离系统。 分布反馈激光器(DFB - LD)主要和G.653或G.654规范的单模光纤或特殊设计的单模光纤耦合，用于超大容量的新型光纤系统。 * Handheld 手持式 Desktop 台式 光检测器 Optical Power Meters: 光