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JDSUNIPHASEPROPRIETARYINFORMATION光纤通信的基本原理和特性介绍内容光信号的传输光纤类型及标准衰减介绍色散介绍偏振模色散介绍光回损光纤中的非线性效应光通信 光通信系统的原理是通过一条光纤将一个信号传送到远端的接收机上。在发送端,电信号被转换为光信号,并且在接收端被转换回原来的电信号。与其它传输方式,例如与铜缆以及无线通信系统相比,光纤通信具有几个优点。?信号可以被长距离(200km)发送,无需再生?传输对电磁干扰不敏感。此外,光纤不导电,因此,实际上对于射频 干扰不敏感?光纤系统比铜缆或者同轴电缆系统能够提供更大的容量?光缆比铜缆重量更轻、体积更小。因此,光缆能够在一个更小的空间 内容纳更大数量的光纤。例如,单模光纤光缆能够包含144根光纤。?光纤可靠性好,灵活性非常高,对于振动不敏感?光纤能够使用25年(相对地,卫星通信系统能够使用10年)?光纤的工作温度是可变的,但是,通常光纤的工作温度范围是-40℃到+80℃光通信-系统中的光传输主要的影响因素1.衰减:当光通过光纤传输时,由于吸收、散射以及其它辐射损耗,它将损失能量。在某一点,功率电平可能会变得太弱,以至于接收机不能分辨出光信号与背景噪声。2.带宽:由于光信号是由不同频率组成的,光纤将会限制最高与最低频率,并且将会限制信息承载容量。3.色散:当光信号通过光纤传输时,光脉冲将会扩散或者展宽,并且将会限制超高比特率上或者通过超长距离传输的信息承载容量。光纤设计光纤是由非常细的玻璃棒组成的,它由一个塑料的保护外套包围。玻璃棒包含两个部分:玻璃棒的内部部分(或者称为芯)以及包围层(或者称为包层)。入射到玻璃光纤纤芯的光线,由于光线在纤芯与包层之间的全反射,将会沿着光纤的物理路径进行传输。传输原理一束光线以一个小的入射角α进入一条光纤。光缆通过其纤芯接收光的容量(最大可接受值)是由其数值孔径(NA)确定的:其中,αn是最大可入射角(即,反射与折射之间的限值),n1是纤芯折射率,n2是包层折射率。光传输–折射光线在光纤中的传播按照Snell-Descartes(斯涅耳-笛卡尔)定律。当光线入射到光纤的全入射角圆锥内时,光线的一部分被导入到光纤中。折射:折射是光线在两个不同的传输媒质之间的界面处的弯曲。如果αα0,则光线被折射,不能被纤芯捕捉光传输–反射 反射是光线在两个不同的传输媒质之间的界面处方向的突然改变。在这种情况下,光线返回到它所来自的媒质中。如果αα0,则光线被全反射,并保留在纤芯内。传输原理光线以不同的角度进入光纤,按照不同的路线传输。以非常小的角度进入纤芯中心的光线将会经过一个相对直接的路径来通过光纤的中心。以非常大的入射角度或者接近光纤纤芯外侧边缘的角度进入纤芯中心的光线将会经过一个相对不直接的、更长的路径来通过光纤的中心,并且通过光纤的时间会更长。由一个给定入射角以及给定入射点所产生的每条路径将会产生一个模式。每个模式通过光纤进行传输都一定程度地被衰减。速度 光纤通过一个传输媒质传输的速度由传输媒质的折射率来决定。折射率(n)是一个无单位的数值,它表示光在真空中的速度与光在传输媒质中的速度的比率。 其中,n是传输媒质的折射率,c是真空中的光速(2108m/s),而v是光在传输媒质中的速度。石英玻璃(即光纤)的n的典型值在1.45与1.55之间。按照经验,折射率越高,传输速度越慢。生产厂商的折射率的典型值是:-康宁LEAF光纤n=1.468@1550nmn=1.469@1625nm-OFSTrueWaveReach光纤n=1.471@1310nmn=1.470@1550nm带宽带宽被定义为能够被光纤发送的频率范围的宽度。带宽决定了一个信道在给定的距离上沿着光纤被传送最大的发送信息容量。带宽被表示为:MHz·km。在多模光纤内,带宽主要受模式色散的限制;而在单模光纤内,对带宽几乎没有限制。光纤类型-多模光纤根据光线在光纤中的传播方式,光纤被分为不同类型(多模或单模)。光纤类型与光纤纤芯和包层的直径紧密相关。多模光纤,由于它具有大的纤芯,能够采用不同的传输路径(多个模式)来传输光。由于这一原因,多模光纤对于模式色散非常敏感。多模光纤的要优点是它容易与光源以及其它光纤进行耦合,光源(发射机)成本低,并且具有简单的连接与熔接特性。然而,它具有相对较高的衰减、低带宽,使得光在多模光纤内的传输被限制于短距离。光纤类型-多模光纤多模光纤的
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