光纤通信技术 教学课件 ppt 作者 彭利标 Fiber3-2光纤与光缆
§3.4 光纤的拉制,光纤是光缆的基材，它反映光缆的传输模式和传输特性。 其制造过程如下图所示：,1、预制棒（坯棒）的成分： 在sio2中掺杂高折射率材料-n1纤芯(折射率大) 在sio2中掺杂低折射率材料-n2包层(折射率小),一、光纤预制棒的制作,2、化学汽相淀积法（MCVD）,MCVD法制备预制棒示意图,3、光纤的拉制,注意：D=100150m CCITT D=125m d=?(影响光的模式数量),不圆度（反射面，损耗）,不同心度,一、G.651多模光纤 这种光纤中能传输多种模式，由于模式间的色散比较大，影响了该光纤的数据传输率，所以这种光纤通常只用在速率不高的局域网中作传输介质。其典型特性参数如表中所示。,成缆G.651多模光纤的典型参数,§3.5 几种常见的光纤,二、 常规（标准）单模光纤-G.652,=1.55 处 色散系数D=18ps/(nm.km) 衰减系数 =0.2dB/km =1.3m处 色散系数D 0ps/(nm.km) 衰减系数 =0.35dB/km，,色散小（1.3m） 衰减小（1.5m）不在同一波长,三、 色散移位单模光纤-G.653,=1.55 处 色散系数 D 0ps/(nm.km) 衰减系数 =0.2dB/km 称DSF光纤 P103图5-2-3 用于长距离L，大容量,四、其他单模光纤,1、定义： 单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一基模的光纤。,2、特点： 在单模光纤中不存在模式色散，因此它具有相当宽的传输频带，适用于长距离、大容量的传输，但光的耦合率低。近年来，单模光纤通信系统得到迅速发展。a增加 a =4-10m,3、折射率分布,阶跃型单模光纤折射率分布形式 理想分布、实际分布（浓度扩散、制造工艺） 结果：传输特性变差,（1）下凹型单模光纤-零色散光纤,折射率分布： 纤芯2a=4-10m 内包层2s=10-100m 外包层2b=125m 特点： 在某一低损耗窗口(1.31m)，材料色散Dm与波导色散DW几乎抵消 -零色散光纤 D= Dm + DW 0,（2）非零色散单模光纤-G.655,在WDM系统中，若D 0，存在四波混频 为防止四波混频，在=1.55 处，使色散系数 D 1-4ps/(nm.km)（工艺） -非零色散单模光纤,一、对光缆的基本要求,1、概述 由于单根光纤的线径很细，无论是从机械强度，还是信号的传输，都不可能用单根光纤来传输光信号。只有多根光纤依据某种方式的结合，外加保护套构成的光缆才是实用的光信号传输介质。,2、对光缆的基本要求 保护光纤固有的机械特性和光学特性，防止施工过程中和使用期间光纤断裂，保持其传输特性的稳定性。通信系统必须根据使用环境，设计各种结构和类型的光缆，以免光纤受应力的作用和有害物质的侵蚀而损坏。,§ 3.6光纤的成缆与选用,二、光缆的使用寿命与注意事项,1、光纤的被覆与筛选 石英光纤本身的理论断裂强度可以高达1600kgmm2，但由于表面裂纹和水分等的侵蚀作用，实际裸光纤断裂强度只有20kgmm2。,为提高光纤的机械强度，通常要在光纤拉制的同时，用塑料材料对光纤表面进行被覆。被覆光纤断裂强度最小也为80kg240kg mm2 ，平均480kg570kg mm2 ，完全可以满足通信系统的应用要求。为确保成缆光纤机械强度的可靠性，最有效的方法是在成缆前对光纤进行张力筛选，筛选张力的大小与光纤使用寿命密切相关。,2、光纤的温度特性,因石英光纤的温度特性一般是不敏感，不同于半导体（对光和热特别敏感），但温度太低（-550C以下），损耗急剧增加，如图所示。 原因：涂覆层与光纤材料的热膨胀系数不同，产生弯曲，辐射光损耗,二、光缆的结构及类型,1、光缆的结构 光缆的缆芯一般包括被覆光纤芯线和加强件，有时加强件是分布在护套中，这时缆芯主要就是芯线。芯线用来传输信号，它是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。被覆层增加光纤的机械强度，抑制微弯损耗。,2、缆芯结构基本形式 层绞式（图a）、单位式(图b)、骨架式(图c)、带状式(图d),三、光缆的型号命名方法,光缆的型号命名由7部分组成： -用途分类（室内、外、移动基站、海底、特殊缆用字母表示） -加强件材料（金属、非金属F） -光纤光缆的结构特征（带状式、松包（中心套管）式、层绞式、骨架式、单位式用字母表示） -护套形式和材料（塑料、金属 用字母表示） -外保护层材料和方式（铠装、保护层0、1、2、3、4、5） -光纤的芯数（4、8、-） -光纤类别（单模B、多模A）,示意图,3、光纤的选用,对光纤的基本要求是：从发射光源耦合进光纤的光功率最大，光信号通过光纤传输后产生的畸变最小，光纤的传输窗口要满足系统应用的要求。,衰减小 耦合损耗小 连接损耗小 色散和带宽,本章小结,1、光纤的种类 光纤分单模和多模光纤，各自的传输特性和制造工艺不同； 2、光信号的传输 全反射是光信号传输的条件，光纤的V参数决定传输模式的数量； 3、传输特性 衰减、色散、非线性效应是光信号在光纤内传输时表现的基本特性。,4、常见光纤的传输特性 根据信号的传输需要，研制出各种特性的单模光纤。 5、光纤的成缆 光纤只有成缆后，才能得到应用，不同的使用场合，选用不同型号的光缆。,
