光缆技术应知应会-光纤通信系统概述部分.ppt

光缆技术应知应会 第二章：光纤通信系统概述 目录 第二章 光纤通信系统概述 2.1 光纤通信的发展概况 2.2 光纤通信的特点 2.2.1 优点 2.2.2 缺点 2.3 光纤通信的基本组成 2.3.1 光源 2.3.2 端机 2.3.3 光缆 2.4 光纤通信系统的分类 2.4.1 按波长分类 2.4.2 按光纤的模式分类 2.4.3 按传输信号的类型分类 2.4.4 按传输速率分类 2.4.5 按应用范围分类 2.5 光纤通信的发展方向与展望 第二章 光纤通信系统概述 光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中，起着举足轻重的作用，本章将概述国内外光纤通信技术的历史，现状和前景。 光纤即光导纤维的简称。 光纤通信是以光为载频，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。 光纤与以往的铜导线相比，具有损耗低，频带宽，无电磁感应等传输特点。因此，人们希望将光纤作为灵活性强，经济的优质传输介质，广泛地应用于数字传输方式和图像通信方式中，这种通信方式在今后非话业务的发展中是不可缺少的。 由于光纤通信具有一系列优异的特点，因此，光纤通信技术近几年来发展速度之快，应用面之广是通信史上罕见的。可以说，这种新兴技术，是世界新技术革命的重要标志。又是未来信息社会中各种信息网的主要传输工具。 光纤与以往的铜导线相比，有本质的区别，因此，在传输理论，制造技术，连接方法，测试方法等方面，基本上都不能采用铜质电缆的理论与方法。 为了了解光缆技术，本章对光的性质，光在光纤总的传播和光纤通信的特点等加以介绍。 2.1 光纤通信的发展概况 光纤是人们最熟悉的电磁波，其波长在微米级，频率为1014Hz数量级，由图2-1电磁波谱中可以看出，紫外线，可见光，红外线均属于光波的范畴。目前，光纤通信使用的波长范围是在近红外区内，即波长为0.8-1.8μm，可分为短波长波段和长波长波段。短波段是指波长为0.85μm，长波是指1.31μm和1.55μm，这是目前采用的三种通信窗口。 利用光导纤维作为光的传输介质的光纤通信发展只有二，三十年的历史，它的发展是以1960年美国人Mainan发明的红宝石激光器和1966年英籍华人高琨博士提出的利用SiO2石英玻璃可制成的光纤的设想为基础的，这种设想到1970年美国康宁公司研制出损耗为20dB/Km的光纤，才使光纤进行远距离传输成为可能。自此以后，光纤通信的研究在世界范围内展开并得到迅猛发展，在短短的二，三十年中，已经从0.85μm短波长多模光纤发展到1.31μm～1.55μm的长波长单模光纤，同时开发出许多新型光电器件，激光器的寿命已达数十万小时，甚至百万小时，一些国家相继建成了多条长距离光纤通信系统。 2.2 光纤通信的特点 光纤通信与电通信方式的主要差异有两点：一是用光波作为载波传输信号；二是用光导纤维构成的光缆作为传输线路。因此，在光纤通信中起主导作用的是产生光波的激光器和传输光波的光导纤维。 半导体激光器的发光面积很小，它输出稳定而具有方向性极好的激光，激光可以运载极大的信息量。 光纤是一种介质光波导，具有把光封闭在其中并且沿轴向进行传播的导波结构。它是由直径大约只有0.1mm细玻璃丝构成。 2.2.1 优点 光纤通信之所以能够飞速发展，是由于它具有以下突出优点而决定的： 传输频带宽，通信容量大 由信息理论知道，载波频率越高，通信容量就越大，因目前使用的光波频率比微波频率高出103～104倍，所以通信容量约可增加103～104倍。 传输损耗低 目前使用光纤均为SiO2（石英）系光纤，要减少光纤损耗，主要靠提高玻璃纤维的纯度来达到，由于目前制成的SiO2玻璃介质的纯净度极高，所以，光纤的损耗极低，在光波长λ＝1.55μm附近衰减有最低点，可低至0.2dB/Km，已接近理论极限值，由于光纤的损耗低，因此，中继距离可以很长，在通信线路中，可以减少中继站的数量，降低成本且提高了通信质量。 不受电磁干扰 因为光纤是非金属的介质材料，因为，它不受电磁干扰，这是电通信所不能比拟的。 线径细，重量轻 由于光纤的直径很小，只有0.1mm左右，因此，制成光缆后，直径要比电缆细，而且重量轻。这样，在长途干线或市内干线上，空间利用率高，而且便于制造多芯光缆。 资源丰富 光纤的制造材料SiO2，在自然界中的含量十分丰富，这一点是与电缆制造中大量消耗铜这种有色金属有着天壤之别。 挠性好 光纤经过表面涂覆后，弯曲直径约为3mm时也不会折断。因此，用光纤制成的光缆与铜线制成的电缆有同样好的挠性。 不怕潮湿，耐高压，抗腐蚀 光纤是玻璃制成的，不怕潮湿，不会锈蚀。石英玻璃的熔点在20000C以上，而一般明火的温度在1000