,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,上一页,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,光纤光缆基础知识,2024/11/18,1,什么是光纤通信？,光纤通信就是以光波为载波，光导纤维为传输介质的通信方式，这里所讲的“光波为载波”就是表示将需要传输的信息经调制变成光波的形式，再送到光纤中去传输，光波在此成了运载信息工具。,2024/11/18,2,光纤通信系统的基本构成,根据信息论理论，任何一种通信系统都是由信源、信道和信宿三要素组成。相应地，一个基本的光纤通信系统组成也可归纳为三大要素：光发射机、光纤光缆和光接收机。,2024/11/18,3,光纤通信系统的基本构成,二、,光纤通信系统的基本结构示意图,：,信号,光发,射机,光源,中继器,检测器,光接,收机,信号,电,E/,光,O,转换,光纤,光,O/,电,E,转换,光发射机,光纤光缆,光接收机,连接器件,2024/11/18,4,光纤通信系统的基本构成,基本结构图由三部分组成：光发射机、光纤光缆和光接收机。由于光纤只能传光信号不能传电信号，因此，这种通信系统在发送端必须把电信号变成光信号，在接收端再把光信号变为电信号，即电,/,光和光,/,电变换。,2024/11/18,5,光纤通信的优点,通信容量大，传输距离长。,原材料来源丰富，节省了有色金属，环境保护好。,抗电磁干扰，传输质量佳。,信道串扰小、保密性好。,光缆尺寸小、重量轻，便于敷设和运输。,光缆适应性强，寿命长。,2024/11/18,6,光纤通信的缺点,抗拉强度低。,光纤连接困难。,光纤怕水。,2024/11/18,7,光通信发展简史,2000,多年前,烽火台,灯光、旗语,1980,年,光电话,无线光通信,1970,年,光纤通信,2024/11/18,8,光纤通信发展史,1966,年“光纤之父”高锟博士首次提出光纤通信的想法。,1970,年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。,1970,年康宁公司的卡普隆,(Kapron),之作出损耗为,20dB/km,光纤。,1977,年芝加哥第一条,45Mb/s,的商用线路。,2024/11/18,9,光纤通信的传输窗口及传输波长的划分,光纤通信与电通信的主要差异有两点：一是传输的是光波信号；二是传输光信号的介质是光纤。光波在光纤中传输时会带来一定的传输损耗。光纤每千米的长度损耗直接关系到光纤通信系统传输距离的长短。光纤对不同波长的光波信号呈现出不同的衰减特征。于是，很自然地就会将低损耗地波长用于光纤通信，并将低损耗波长点称为传输窗口。,2024/11/18,10,目前光纤通信采用的通信窗口,短波长窗口，波长为,0.85,m,。,长波长窗口，波长为,1.31,m,和,1.55,m,。,其中，在,0.8,0.9,m,波段内，损耗约为,2dB/km;,在,1.31,m,波长处损耗为,0.35 dB/km,；在,1.55,m,处，损耗为,0.2 dB/km,。,2024/11/18,11,传输波长的划分,根据传输的波长，可以将光纤通信系统分为短波长光纤通信系统、长波长光纤通信系统以及超长波长光纤通信系统。短波长光纤通信系统工作波长为,0.8,0.9,m,，中继距离小于或等于,10 km,；长波长光纤通信系统工作波长为,1.0,1.6,m,，中继距离大于,100 km,；超长波长光纤通信系统工作波长大于或等于,2,m,，中继距离大于或等于,1000 km,，采用非石英光纤。,2024/11/18,12,常见光纤名词,色散,(,Dispersion),：,在光纤中，光信号是由很多不同的成份（如不同的模式、不同的频率）组成的，由于信号的各频率成份或各模式成份的传播速度不同，经过光纤传输一段距离后，不同成份之间出现时延，从而引起信号畸变，这种现象称之为色散。也就是出现时延差，从而引起脉冲展宽。时延差越大，色散就越严重，所以常用时延差表示色散程度。,模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿着不同的路径传输。,2024/11/18,13,常见光纤名词,按照色散产生的原因，光纤的色散主要分为模式（模间）色散、材料色散、波导色散和极化色散。,模式色散：,就是由于轨迹不同的各光线沿轴向的平均速度不同所造成的时延差。模式色散一般存在于多模光纤中，由于在多模光纤中同时存在多个模式，不同模式沿光纤轴向的传播速度不同，到达终端时就有先后，出现时延差，从而引起脉冲展宽。,材料色散：,光纤材料的折射率随光波长的变化而变化，从而引起脉冲展宽的现象称为材料色散。不同波长的光脉冲将有不同的传播速度，在到达出射端面时将产生时延差，从而使脉冲展宽。,波导色散,和,极化色散,就不作介绍。在多模光纤中，主要存在模式色散、材料色散和波导色散；单模光纤中不存在模式色散，而只存在材料色散和波导色散。,2024/11/18,14,常见光纤名词,模式,光学波动理论认为，光纤是一种传光的波导，光波在光纤中只能以一定形式的电磁场分布进行传输，这种周期性的电磁分布称为模式，通常为模。,截止波长：,截止波长是指单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长超过该波长时，光纤就只能传播一种模式（基模）而在该波长之下，光纤可能传播多种模式。,2024/11/18,15,常见光纤名词,零色散波长：,当波导色散与材料色散在某个波长互相抵消，使总的的色散度为零时，该波长即为零色散波长。,波长：,波长所指的是光源的波长,2024/11/18,16,光纤、光缆的标准,ITU-T,（国际电信联盟电信标准化机构）分别对,G.651,光纤、,G.652,光纤、,G.653,光纤、,G.654,光纤、,G.655,光纤的主要参数特性进行了标准化。,G.651,光纤称为渐变型多模光纤，这种光纤在光纤通信发展初期广泛应用于中小容量、中短距离的通信系统中。,G.652,光纤称为常规单模光纤，其特点是在波长,1.31,m,处色散为零，系统的传输距离一般只受损耗的限制。目前世界上已敷设的光缆线路,90%,采用这种光纤。,G.652,光纤的缺点是在零色散波长,1.31,m,处的损耗不是最小值，大约为,0.4 dB/km,左右。在,1.31,m,光纤放大器投入使用之前，要实现长距离通信只能采用光一电一光的中继方式。,2024/11/18,17,G.653,光纤称为色散位移光纤，其特点是在波长,1.55,m,处色散为零，损耗又最小。,G.653,光纤适用于大容量长距离通信系统中，特别是,20,世纪,80,年代末期,1.55,m,分布式反馈激光器（,DFB-LD,研制成功和,90,年代初期,1.55,m,掺铒光纤放大器（,EDFA,）投入使用后，突破了通信距离受损耗的限制，进一步提高了大容量长距离通信系统的水平。,光纤、光缆的标准,2024/11/18,18,光纤、光缆的标准,G.654,光纤称为截止波长光纤，其特点是在波长,1.31,m,处色散为零，在,1.55,m,处色散为,17,20 ps/nm.km,，和,G.652,光纤相同。但从损耗上看，,G.654,光纤在,1.55,m,处的损耗要小于,G.652,光纤在,1.55,m,处的损耗，可达到,0.2 dB/km,以下，因此,G.654,光纤也称为,1.55,m,损耗最小的单模光纤。这种光纤实际上是一种用于,1.55,m,波长的改进的常规单模光纤，目的是增加传输距离。,2024/11/18,19,光纤、光缆的标准,G.655,光纤称为非零色散位移光纤，是一种改进的色散位移光纤。在密集波分复用（,DWDM,）系统中，当使用波长,1.55,m,色散为零的色散位移光纤时，由于复用信道多，信道间隔小，将出现四波混频的非线性效应，这种效应是由于多个波长的传输光混合而产生的有害频率分量，从而使各信道之间相互干扰，如果色散为零，四波混频的干扰十分严重，如果在光纤中存在微量色散，四波混频反而减小。为了消除四波混频的非线性效应，研制出了非零色散位移光纤。,G.655,光纤的特点是有效面积较大，零色散波长不在,1.55,m,，而在,1.525,m,或,1.585,m,处，在,1.55,m,处有适当 的微量色散，其值大到足以抑制,DWDM,系统中的四波混频效应，允许信道速率达到,10Gbit /s,以上。非零色散位移光纤具有常规单模光纤和色散位移光纤的优点，是最新一代的光纤。这种光纤在密集波分复用系统和孤子传输系统中使用，实现了超大容量、超长距离的通信。,2024/11/18,20,传输光纤的参数指标,2024/11/18,21,传输光纤的参数指标,2024/11/18,22,光缆的种类、型号及规格传输,根据传输性能、距离和用途，光缆可分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用户光缆。,按光纤的种类可分为多模光缆、单模光缆；按光纤套塑方法可分为紧套光缆、束管式新型光缆。,按光纤的芯数多少可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、八芯光缆、十二芯光缆、二十四芯光缆和四十八芯光缆。,2024/11/18,23,光缆的种类、型号及规格传输,按加强件配置方法可分为中心加强构件光缆（骨架光缆）；分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆）；护层加强构件光缆（如束管钢丝轻铠光缆）。,按敷设方式可分为管道光缆、直埋式光缆、架空光缆和水底光缆。,按护层性质材料可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆等。,按传输导体介质状况可分为无金属光缆、普通光缆和综合光缆。,2024/11/18,24,光缆的种类、型号及规格传输,目前通信用光缆可分为：,室（野）外光缆,用于室外直埋、管道、槽道、隧道、架空及水下敷设光缆。,室（局）内光缆,用于室内布放的光缆。,软光缆,具有优良的曲扰性能的可移动光缆。,设备内光缆,用于设备内布放的光缆。,海底光缆,用于跨越海洋敷设的光缆。,特种光缆,除上述几类之外，作特殊用途的光缆。,2024/11/18,25,光缆型式组成,光缆型式有五部分组成如上图,2024/11/18,26,光缆型式组成,分类的代号及其意义为：,GY,通信用室（野）外光缆。,GR,通信用软光缆。,GJ,通信用室（局）内光缆。,GS,通信设备室内光缆。,GH,通信用海底光缆。,GT,通信用特殊光缆。,加强构件的代号及其意义为：,无符号金属加强构件；,F,非金属加强构件；,G,金属重型加强构件；,H,非金属重型加强构件。,2024/11/18,27,光缆型式组成,派生特征的代号及其意义为：,B,扁平式结构；,Z,自承式结构；,T,填充式结构。,护层的代号及其意义为：,Y,聚乙烯护层；,V,聚氯乙烯护层；,U,聚氨酯护层；,A,铝聚乙烯粘结护层；,L,铝护套；,G,钢护套；,Q,铅护套；,S,钢铝聚乙烯综合护套。,2024/11/18,28,光缆型式组成,外护层的代号及其意义为：外护层是指铠装层及其铠装外边的外被层。外护层的代号及其意义如表：,2024/11/18,29,光缆的规格,光缆的规格有五部分七项内容组成如下图,光纤规格代号：光纤的规格由光纤数和光纤类别组成。,光纤数目代号：用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示。,光纤类别代号：用大写,A,表示多模光纤，大写,B,表示单模光纤，再以数字和小写字母表示不同种类、类型的光纤。,2024/11/18,30,举例,光缆型号为：,GYTA53,42D10/125,其表示意义为通信室（野）外光缆，金属加强构件，松套层绞结构，油膏填充式结构铝聚乙烯粘结护套，皱纹钢带铠装，内装,8,根纤芯直径为,10,m,、,包层直径,125,m,的常规单模光纤。,2024/11/18,31,光纤的结构,纤芯,包层,二次涂复层,一次涂复层,2024/11/18,32,光纤的结构,纤芯：折射率较高，用来传送光；,包层：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件；,涂复层：起增加弯曲强度和柔韧性的作用。,尾纤 橘色,MM,黄色,SM,2024/11/18,33,常见光纤名词,数值孔径（,Numeric Aperture,）,NA=S