光纤传输技术.ppt

光纤传输技术;本章主要内容;教学目标;第一部分 概述 ;一、什么是光纤？;;带状式 把带状光纤单元放入大套管内， 形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内， 形成骨架式或层绞式结构。带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆，这种光缆已广泛应用于接入网。;光纤;二、为什么要学习光纤技术基础？;专业方向：;2、从光纤的应用看;2、光纤的应用——“传”和“感”;诺尔顿;第二部分 光纤分类;一、按照光纤横截面折射率分布不同来划分 阶跃折射率分布光纤(Step-Index Optical Fiber，SIOF) 纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率n2沿半径方向也保持一定，而且纤芯和包层的折射率在边界处呈阶梯型变化的光纤称为阶跃型光纤，又称为均匀光纤。 渐变折射率分布光纤(Graded-Index Optical Fiber，GIOF) 如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为非均匀光纤。 ;图1.1 光纤的折射率分布;二、按照纤芯中传输模式的多少来划分 单模光纤(Single Mode Fiber，SMF)  光纤中只传输一种模式时，叫做单模光纤。 单模光纤的纤芯直径较小，约为4～10μm。 适用于大容量、长距离的光纤通信。 多模光纤(Multi-Mode Fiber，MMF)  在一定的工作波长下，多模光纤是能传输多种模式的介质波导。 多模光纤可以采用阶跃折射率分布，也可以采用渐变折射率分布。 多模光纤的纤芯直径不等，但基本都大于单模光纤（50~62.5μm ）。;波导模解释;三、 按光纤的工作波长分类 短波长光纤（0.8～0.9μm ） 长波长光纤（1.0～1.7μm ） 超长波长光纤。（2~5μm ）;四、按光纤的材料组成分类;第三部分 光纤的特性参数 ;3.1 光纤的损耗;分贝单位;若所有器件的光损耗都用分贝表示,则发射或接收功率P也用分贝量度就非常有用.定义: P’(in dBm)=10lg(P/1mw) 1mw作为参考功率. 例：当P=1mw时 P’= 10lg(1mw/1mw)=0dBw 当P=10mw时 P’= 10lg(10mw/1mw)=10dBw 当P=100mw时 P’= ？dBw 通过改变参考功率值,还可以引入其他表示光功率的分贝单位,如dBμ,dBw. 这样,光通过所有器件的 总损耗(dB)=损耗1(dB)+损耗2(dB)+损耗3(dB)+… 通过一段光纤的总损耗(dB)=α(dB/km)×长度(km); 光纤的损耗特性;第二传输窗口;3.2 光纤的色散与带宽;一、什么是光纤的色散？  色散是光纤的一个重要的传输特性，指的是光信号沿着光纤传输过程中，由于不同成份的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。 光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，它们有不同的传播速度，将会引起脉冲波形的形状发生变化。 也可以从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是光脉冲在光纤中传输，随着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散。;模式色散、模间色散、色度色散、材料色散、模内色散、波导色散、偏振模色散;单模光纤的发展与演变;第四部分 光纤无源器件;光无源器件的功能;光无源器件的分类;一、自聚焦透镜的特点;二、几种重要的自聚焦透镜及其应用;准直：准直是聚焦功能的可逆应用 两个自聚焦透镜组合，分别用做准直和聚焦，这样我们可在两个自聚焦透镜之间加入多种光学器件，例如：滤波片、偏振片、法拉第旋光器等等，来构成多种光学无源器件。 ;2、耦合：由于自聚焦透镜可以通过端面完成聚焦功能，加之其简单的圆柱外型，使得它在进行光能量连接及转换中有着很广泛的用途。例如:光纤和光源、光纤和光电探测器以及光纤和光纤之间的耦合等等。 ? 图8中L1为光源或光纤到自聚焦透镜端面的距离，Z为自聚焦透镜的长度，L2为自聚焦透镜端面到光纤的距离。为了使光源或光纤发出的光经过自聚焦透镜聚焦后能够有效地耦合进光纤，需要调节L1 和L2的距离来达到最佳耦合效率。但是，在实际耦合过程中，耦合效率要小于其理论值，其原因是耦合效率与器件的结构和使用方法有直接的关系。;4.2 光纤定向耦合器;一、光耦合器的作用 在光纤通信系统或光纤测试中，经常遇到需要从光纤的主传输信道中取出一部分光作为监测、控制等使用，有时也需要把两个不同方向来的光信号合起来送入一根光纤中传输。这都需要光纤耦合器来完成。 光耦合器是将光信号进行分路或合路、插入及分配的一种器件。;二、光纤耦合器的分类;三、光纤耦合