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《現(xiàn)代通信技術(shù) 第2版 普通高等教育十一五 國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 教學(xué)課件 孫青華 第六章 光纖通信.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、第六章光纖通信本章內(nèi)容：光纖通信概述光纖與光纜SDH傳輸網(wǎng)波分復(fù)用技術(shù)全光網(wǎng)絡(luò)本章學(xué)習(xí)目的及要求掌握光纖通信的特點(diǎn)掌握光纖和光纜的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)理解SDH的特點(diǎn)和幀結(jié)構(gòu)了解光纖線(xiàn)路碼型、DWDM和全光網(wǎng)絡(luò)6.1光纖通信概述光信號(hào)可以用于傳輸信息嗎？光通信具有什么樣的特點(diǎn)？探討光纖通信是以光纖為傳輸媒質(zhì)，以光信號(hào)為信息載體的通信方式。6.1.1光纖通信的發(fā)展1880年，美國(guó)科學(xué)家貝爾發(fā)明光電話(huà)，標(biāo)志著光通信的起源。1960年，美國(guó)人梅曼發(fā)明第一臺(tái)紅寶石激光器。1966年，“光纖之父”——高錕博士首次提出光纖通信的想法，這是光纖通信發(fā)展的里程碑。1970年，美國(guó)康寧公司
2、研制出了損耗系數(shù)為20dB/km的光纖，光纖通信從此進(jìn)入飛速發(fā)展。1977年，芝加哥第一條45Mbit/s的商用線(xiàn)路。1976年和1978年，日本先后進(jìn)行了速率為34Mb/s以及速率為100Mbit/s的光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)。1980年，140Mbit/s光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用。1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長(zhǎng)途干線(xiàn)。由美、日、英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成。第一條橫跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統(tǒng)于1989年建成。1990年，565Mbit/s的光纖通信系統(tǒng)進(jìn)入商用化階段。1993年，速率622Mbit
3、/s以下SDH產(chǎn)品開(kāi)始商用化。1995年，速率2.5Gbit/s的SDH產(chǎn)品開(kāi)始商用化。1996年，10Gbit/s的SDH產(chǎn)品開(kāi)始商用化。1997年，20Gbit/s和40Gbit/s的產(chǎn)品試驗(yàn)取得巨大發(fā)展。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統(tǒng)在上海至杭州開(kāi)通，是至今世界容量最大的實(shí)用線(xiàn)路。目前研究中的商用速率為數(shù)十Tbit/s。光纖通信發(fā)明家高錕(左)1998年在英國(guó)接受IEE授予的獎(jiǎng)?wù)聫墓饫w的損耗看光纖通信的發(fā)展1970年是20dB/km1972年是4dB/km1974年是1.1dB/km1976年是0.5dB/km1979年是0.2dB/km1
4、990年是0.14dB/km，已經(jīng)接近石英光纖的理論損耗極限值0.1dB/km。6.1.2光纖通信的工作波長(zhǎng)光波是電磁波的一種，其波長(zhǎng)在微米級(jí)，頻率為1014Hz～1015Hz數(shù)量級(jí)。目前光纖通信使用的波長(zhǎng)范圍是在近紅外區(qū)，即波長(zhǎng)為0.8~1.8μm。光纖通信使用的三個(gè)工作窗口0.85μm、1.31μm、1.55μm。6.1.3光纖通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）傳輸頻帶寬，通信容量大（2）傳輸衰減小，中繼距離長(zhǎng)（3）抗電磁干擾，傳輸質(zhì)量好（4）體積小、重量輕、便于施工（5）原材料豐富，節(jié)約有色金屬，有利于環(huán)保缺點(diǎn)光纖質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度低；光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具設(shè)備和
5、技術(shù)，光纜的彎曲半徑不能過(guò)小等等。6.2光纖與光纜6.2.1光纖的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)6.2.2光纖的導(dǎo)光原理6.2.3單模傳輸條件6.2.4光纖的傳輸特性6.2.5光纜6.2.1光纖的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)1．光纖的結(jié)構(gòu)光纖是由中心的纖芯和外面的包層構(gòu)成的，一般為雙層或多層的同心圓柱體，為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。纖芯位于光纖中心，作用是傳輸光波。包層位于纖芯外層，作用是將光波限制在纖芯中，同時(shí)還起到一定的機(jī)械保護(hù)作用。通信用的單模光纖纖芯為4-10μm，多模光纖纖芯直徑為50~85μm，不管單模光纖還是多模光纖，包層的直徑均為125μm。n1n2設(shè)纖芯和包層的折射率分別為n1和n2，光在光纖中
6、傳輸?shù)谋匾獥l件是n1＞n2。相對(duì)折射指數(shù)差（Δ）當(dāng)n１與n２的差別極小時(shí)，這種光纖稱(chēng)為弱導(dǎo)波光纖。Δ越大，光纖把光耦合入纖芯的能力越強(qiáng)。由于石英玻璃質(zhì)地脆、易斷裂，為保護(hù)光纖不受損害，提高抗拉度，一般需要在裸光纖外面指經(jīng)過(guò)兩次涂覆。裸光纖：由纖芯和包層組成。光纖芯線(xiàn)：經(jīng)過(guò)涂敷的裸光纖。光纖的結(jié)構(gòu)包括纖芯、包層和涂敷層。通常見(jiàn)到的光纖均為涂敷后的光纖芯線(xiàn)。歸納思考2．光纖的分類(lèi)（1）按照光纖的制造材料分類(lèi)按照光纖的制造材料的不同，光纖可分為玻璃（石英）光纖和塑料光纖。（2）按照光纖的傳輸模式分類(lèi)根據(jù)光纖傳輸模式的數(shù)量，光纖可分為多模光纖（MMF）和單模光纖（SMF
7、）。（3）按照光纖的折射率分布分類(lèi)按照光纖剖面折射率分布的不同，光纖可分為突變型光纖（SIF）和漸變型光纖（GIF）。（4）按照ITU-T建議的分類(lèi)按照ITU-T關(guān)于光纖的建議，光纖分為G.651光纖（漸變多模光纖）、G.652光纖（常規(guī)單模光纖）、G.653光纖（色散位移光纖）、G.654光纖（性能最佳單模光纖）、G.655光纖（非零色散位移單模光纖）。階躍型光纖（SIF）纖芯折射率呈均勻分布。漸變型光纖（GIF）纖芯折射率呈非均勻分布，在軸心處最大，而在光纖橫截面內(nèi)沿半徑方向逐漸減小，在纖芯與包層的界面上降至包層折射率n2。W型光纖（雙包層光纖）在纖芯與包層
8、之間設(shè)有一折射率低于包層
