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光无源器件及光纤通信简介 光纤结构 光纤导光原理 (3) 光波段分布 光纤分类与特性(1) 光纤分类与特性(2) 光纤分类与特性(3) 光纤通信原理(1) 光纤通信原理(4) 有源、无源器件(2) 常用测试仪器 FIBX 光纤结构、种类、特性 光纤通信基本原理 有源、无源器件 常用测试仪器 计量单位 涂覆层(coating) 包层(cladding) 纤芯(core) a b c a:4-10um(单模) , 50-62.5um(多模); b:125um ; c:250um 涂覆层(coating) 包层(cladding) 纤芯(core) 光纤导光原理 (1) 光纤导光原理 (2) n2 n1 ?1 ?2 ?1 入射光(incident ray) 折射光(refractive ray) 反射光(reflected ray) 折射定律: n1sin?1 = n2sin?2 若 n1 n2 , 则?2 ?1 称折射率大的介质为光密质,折射率小的为光疏质。 n2 n1 ?1 ?2 入射光 折射光 n2 n1 ?1 ?2 折射光 入射光 n2 n1 ?1 折射光 入射光 临界角 全反射 n1 n2 n1 n2 n1 n2 可见光 近红外 紫外线 波长增加 (频率减少) 无线电波 X射线 ?射线 中红外 远红外 毫米波 微 波 UHF VHF FM AM 0.39um 光通信窗口0.76um ~ 1.6um 15um 25um 300um 395THz 187.5 THz 传输模式 :光在光纤中传播时的电磁场分布形式,一种电磁场分布称为一个传播模式。 根据光纤中传输模式的数量,将光纤分类: 单模光纤:对于一定波长(或频率)的光波,只能沿着唯一的路径在光纤中传播。用SMF(single mode fiber)表示。 多模光纤:对于一定波长(或频率)的光波,可以沿着多条路径在光纤中传播。用MMF(multi-mode fiber)表示。 损耗特性:光波在光纤中每传输一公里的损耗,用衰减系数表示,单位为dB。 色散特性:光波在光纤中传输的过程中,由于各种原因导致的光波脉冲展宽,单位为ps 。 常用的单模光纤纤芯一般为4 ~ 10um , 衰减系数为~0.3dB/km ,光波在其中是单模传输,因此其损耗和色散特性都不错,适于大容量、长距离的通信。也是我们生产光纤通信无源器件中最常用的光纤。 多模光纤的纤芯一般为 50-62.5um,衰减系数为 ~3 dB/km ,光波在其中是单模传输,损耗和色散特性都比单模光纤要差,适于短距离、小容量的通信,特别是在局域网中(LAN)中应用较多。 C = ? / T= ? f = 3x108m/s 调幅 (IM-DD:Intensity Modulation-Direct Detection ) 调频 调相 用光波做为载波,用信号对其进行调制, 将已调制光波沿光纤从一地传送到另一地,经过解调,从中取出信号,就实现了通信。 由于器件水平限制,目前一般采用调幅技术进行光纤通信;即在发射端用信号光调制光源,使光脉冲幅度发生变化,实现了电光转换;在接受端通过光电转化,将光脉冲幅度变化中蕴涵的信号取出来。 光纤通信原理(1) 光纤通信原理(2) 从发射端到接受端的过程,光要经过由光纤、无源光器件(Passive Optic Components)、有源光器件(Active Optic Components)所组成的光网络或光路径。 其中,无源器件主要的作用是对光进行导引(Guide)和路由(Route); 而有源器件主要是进行光的发射、接受及再生(Re-generation),再生包括了放大(Amplification) 、整形(Shaping)、定时(Re-timing)。 光纤通信原理(3) 发射机 接受机 中继器 光纤 光纤 1x2 耦合器 光源 衰减器 光敏二极管 光敏二极管 隔离器 发射机 1x2光开关 光路1 光路2 有源、无源器件(1) 有源器件主要分为: 1、光源: LD、LED、ASE ; 2、光敏二极管(Photodiode): PIN, APD 3、放大器(Amplifier): EDFA , Roman ... 无源器件主要分为: 1、光隔离器( Isolator ): 偏振相关型、偏振无关型 2、光耦合器(Coupler): 光信号的耦合/分配 3、光衰减器(Attenuator):光功率衰减 4、光循环器(Circulator): 固定顺序光路 5、光开关(Switch) : 光路的通断、选择 6、
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