光纤传输技术课件稻香书屋.ppt

光光纤纤传传输输技技术术主主讲讲：：陈陈厚厚新新1学习幻灯本章主要内容本章主要内容•光纤传输技术概述光纤传输技术概述 •光纤的种类光纤的种类•光纤的传输理论、传输特性、性能参数光纤的传输理论、传输特性、性能参数•光无源器件光无源器件•光有源器件光有源器件•光纤的应用光纤的应用•光纤设备的使用和维护光纤设备的使用和维护2学习幻灯教学目标•了解光通信技术的基本原理和过程，掌握光设备的使用，连接和测量方法以及基本故障检修 3学习幻灯第一部分第一部分 概述概述 •什么是光纤？什么是光纤？     •什么是光纤技术？什么是光纤技术？    •为什么要学习为什么要学习《《光纤技术基础光纤技术基础》》？？4学习幻灯一、什么是光纤？一、什么是光纤？ 光纤是光纤是“光导纤维光导纤维”的简称，是指能够约束并导引光波在的简称，是指能够约束并导引光波在其内部或表面附近沿轴线方向传播的传输介质．通常以其截面其内部或表面附近沿轴线方向传播的传输介质．通常以其截面形状分为平板波导、矩形波导．园柱形波导等等．形状分为平板波导、矩形波导．园柱形波导等等．1、基本结构、基本结构折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，直径为，直径为2a；；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为折射率低的外围部分称为包层，其折射率为n2，直径为，直径为2b。

5学习幻灯6学习幻灯带状式带状式把带状光纤单元放入大套管内，把带状光纤单元放入大套管内， 形成中心束管式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结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内，松套管内， 形成骨架式或层绞式结构形成骨架式或层绞式结构带状式缆带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆，这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种光缆已广泛应用于接入网外护层金属加强件塑料绕包带带状光纤单元带状线光纤塑料7学习幻灯光纤光纤电线电线损耗低损耗低损耗大损耗大信息容量大信息容量大信息容量小信息容量小体积小，重量轻体积小，重量轻大而重大而重防水、防火、耐腐蚀防水、防火、耐腐蚀怕水、怕火、怕腐蚀怕水、怕火、怕腐蚀成本低，储量丰富成本低，储量丰富成本高，资源有限成本高，资源有限抗电磁干扰抗电磁干扰电磁影响大电磁影响大2、光纤的优点、光纤的优点8学习幻灯二、为什么要学习光纤技术基础？二、为什么要学习光纤技术基础？•从专业方向和从专业方向和知识面知识面看看•从光纤的应用看从光纤的应用看•从光纤技术的发展趋势看从光纤技术的发展趋势看9学习幻灯专业方向：专业方向：•无线电通讯无线电通讯•计算机网络计算机网络•省内省内HFC网络网络•互联网互联网•电信网络电信网络•国家干线网络国家干线网络知识面知识面1、从专业方向和知识面看、从专业方向和知识面看10学习幻灯2 2、从光纤的应用看、从光纤的应用看•光纤在通信中的应用光纤在通信中的应用   范围：范围： 公用通信公用通信（全国性宽带综合业务数字网、省内（全国性宽带综合业务数字网、省内                               中距线路、市内局间线路和用户网、中距线路、市内局间线路和用户网、                                     乡村线路以及沿海岛屿间的线路等）乡村线路以及沿海岛屿间的线路等）            专用通信专用通信（各企业、工矿、机关、学校等大、中（各企业、工矿、机关、学校等大、中                              型单位内部专用的局域网、电力线通型单位内部专用的局域网、电力线通                              信线路、铁道线通信线路、交通管理信线路、铁道线通信线路、交通管理                              监控线路、电视台发射传输线路等监控线路、电视台发射传输线路等 ））   工业发达国家和我国均已宣布：工业发达国家和我国均已宣布：   干线大容量通信线路不再新建同轴电缆，而全部铺干线大容量通信线路不再新建同轴电缆，而全部铺设光缆。

设光缆11学习幻灯2 2、光纤的应用、光纤的应用——“传传”和和“感感”12学习幻灯诺尔顿亚历山大苏伊士吉布提卡拉奇吉达孟买仰光槟城雅加达珀斯新加坡吕宋岛上海冲绳汕头塞新布拉• Sea-Me-We-3是一条沿欧亚大陆铺设的洲际是一条沿欧亚大陆铺设的洲际海底光缆，总长海底光缆，总长38,000km，从德国到南韩、，从德国到南韩、澳大利亚，连接澳大利亚，连接40个国家或城市站点，传输个国家或城市站点，传输速率为速率为4-8×2.5Gb/s（（10-20千兆比特）千兆比特）n 信息高速公路信息高速公路13学习幻灯第二部分第二部分 光纤分类光纤分类•光纤的分类光纤的分类•光纤材料光纤材料14学习幻灯一、按照光纤横截面折射率分布不同来划一、按照光纤横截面折射率分布不同来划分分 •阶跃折射率分布光纤阶跃折射率分布光纤(Step-Index Optical (Step-Index Optical FiberFiber，，SIOF)SIOF)–纤芯折射率纤芯折射率n1沿半径方向保持一定，包层折射率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。

称为均匀光纤 • 渐变折射率分布光纤渐变折射率分布光纤(Graded-Index Optical (Graded-Index Optical FiberFiber，，GIOF)GIOF)–如果纤芯折射率如果纤芯折射率n1随着半径加大而逐渐减小，而包随着半径加大而逐渐减小，而包层中折射率层中折射率n2是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，是均匀的，这种光纤称为渐变型光纤，又称为非均匀光纤又称为非均匀光纤 2.1 2.1 光纤的分类光纤的分类15学习幻灯图图1.1  光纤的折射率分布光纤的折射率分布b bb b16学习幻灯二、按照纤芯中传输模式的多少来划分二、按照纤芯中传输模式的多少来划分 •单模光纤单模光纤(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、长距离的光纤通信适用于大容量、长距离的光纤通信 •多模光纤多模光纤(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。

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，但基本都大于单模多模光纤的纤芯直径不等，但基本都大于单模光纤（光纤（50~62.5μm ）17学习幻灯波导模解释波导模解释•光波导由于只在其轴向传播能量，同时光能量光波导由于只在其轴向传播能量，同时光能量在横向又被限制在一定的空间内，因此在轴向在横向又被限制在一定的空间内，因此在轴向的光波为行波或行波与驻波的叠加，而在横向的光波为行波或行波与驻波的叠加，而在横向则必然是驻波，横向不同的驻波结构就构成了则必然是驻波，横向不同的驻波结构就构成了光波导不同的传播模式．光波导不同的传播模式．•当光波导的横向尺寸及折射率分布所确定的波当光波导的横向尺寸及折射率分布所确定的波导结构只能传播一个横向驻波结构的光时，我导结构只能传播一个横向驻波结构的光时，我们称之为单模光波导．能传播一个以上的横向们称之为单模光波导．能传播一个以上的横向驻波结构时，称之为多模光波导．驻波结构时，称之为多模光波导．•由于横向驻波的节距与光波波长和光的传播方由于横向驻波的节距与光波波长和光的传播方向有关，因此．向有关，因此．光波导是单模还是多模与其传光波导是单模还是多模与其传播的光的波长有关播的光的波长有关．．18学习幻灯三、三、 按光纤的工作波长分类按光纤的工作波长分类•短波长光纤（短波长光纤（0.8～～0.9μm ））•长波长光纤（长波长光纤（1.0～～1.7μm ））•超长波长光纤。

超长波长光纤2~5μm ））在光纤工业发展早期，光纤的传输窗口主要有两在光纤工业发展早期，光纤的传输窗口主要有两个（个（0.85和和1.31微米），后来有了第三个传输窗微米），后来有了第三个传输窗口（口（1.55微米）在技术得到发展的今天，在波微米）在技术得到发展的今天，在波长长1.26至至1.68微米范围内，光纤可以传输的窗口微米范围内，光纤可以传输的窗口有有6个（表个（表1）利用波分复用（）利用波分复用（WDM）技术，）技术，每个窗口（波段）可同时传输多个信道每个窗口（波段）可同时传输多个信道 19学习幻灯四、按光纤的材料组成分类四、按光纤的材料组成分类n全塑料光纤全塑料光纤n塑料包层石英芯光纤塑料包层石英芯光纤n石英光纤石英光纤n多组分玻璃光纤多组分玻璃光纤n液芯光纤液芯光纤n氟化物氟化物/硫化物硫化物/重金属氧化物玻璃光纤重金属氧化物玻璃光纤 n光子晶体光纤光子晶体光纤20学习幻灯第三部分第三部分 光纤的特性参数光纤的特性参数 n光纤的损耗光纤的损耗n光纤的色散与带宽光纤的色散与带宽n单模光纤模场半径单模光纤模场半径n单模光纤截止波长单模光纤截止波长21学习幻灯3.1 光纤的损耗光纤的损耗入射端入射端与元件的与元件的耦合损耗耦合损耗吸吸收收损损耗耗光纤光纤吸收吸收不均匀性不均匀性散散射射损损耗耗弯曲弯曲弯曲引起的弯曲引起的辐射损耗辐射损耗连接连接连连接接损损耗耗与元件的与元件的耦合损耗耦合损耗输出端输出端 光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加而光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗。

而光功率逐渐下降，这就是光纤的传输损耗图图1 光纤传输损耗的原因和种类光纤传输损耗的原因和种类22学习幻灯分贝单位分贝单位•利用下面的一般定义，可将利用下面的一般定义，可将 任意比率任意比率R转化为分贝转化为分贝单位：单位：     R=Pout/Pin (功率比）功率比）                         R’（（in  dB））=10lgR（功率增益）（功率增益）                         R=1,R’=0; R<1, R; R<1, R’<0<0例：例：1mw1mw的信号经过的信号经过100km100km的光纤传输后降至的光纤传输后降至1 1μμw,w,则则光功率衰减多少分贝？损耗系数是多少？光功率衰减多少分贝？损耗系数是多少？• R=Pout/Pin R’＝－30dB， α＝－0.3dB/km•*10km的光纤衰减？23学习幻灯•若所有器件的光损耗都用分贝表示若所有器件的光损耗都用分贝表示, ,则发射或接收功率则发射或接收功率P P也也用分贝量度就非常有用用分贝量度就非常有用. .定义定义: :                   P’(in dBm)=10lg(P/1mw)                   1mw作为参考功率作为参考功率.例：当例：当P=1mw时时 P’= 10lg(1mw/1mw)=0dBw        当当P=10mw时时 P’= 10lg(10mw/1mw)=10dBw        当当P=100mw时时 P’= ？？dBw•通过改变参考功率值通过改变参考功率值,还可以引入其他表示光功率的分贝还可以引入其他表示光功率的分贝单位单位,如如dBμ,dBw.•这样,光通光通过所有器件的所有器件的   总损耗耗(dB)=损耗耗1(dB)+损耗耗2(dB)+损耗耗3(dB)+…•通通过一段光一段光纤的的总损耗耗(dB)=α(dB/km)×长度度(km)24学习幻灯 光纤的损耗特性光纤的损耗特性•光纤损耗的大小与波长有密切的关系。

光纤损耗的大小与波长有密切的关系•损耗与波长的关系曲线叫做光纤的损耗与波长的关系曲线叫做光纤的损耗谱损耗谱•在谱线上，损耗值较高的地方叫做光纤的在谱线上，损耗值较高的地方叫做光纤的吸收吸收峰峰•较低的损耗所对应的波长叫做光纤的较低的损耗所对应的波长叫做光纤的工作波长工作波长（或叫工作窗口）或叫工作窗口）•光纤通信常用的工作窗口主要有三个：光纤通信常用的工作窗口主要有三个：            850nm，，     1310nm，，      1550nm 25学习幻灯第二传输窗口第二传输窗口第二传输窗口第二传输窗口第一传输窗口第一传输窗口第一传输窗口第一传输窗口1300130015501550850850紫外吸收紫外吸收紫外吸收紫外吸收红外吸收红外吸收红外吸收红外吸收瑞利散射瑞利散射瑞利散射瑞利散射0.20.22.52.5损损损损 耗耗耗耗 (dB/km)(dB/km)波波波波 长长长长 (nm)(nm)OHOH离子吸收峰离子吸收峰离子吸收峰离子吸收峰光纤损耗谱特性光纤损耗谱特性损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗损耗主要机理：材料吸收、瑞利散射和辐射损耗第三传输窗口第三传输窗口第三传输窗口第三传输窗口在在在在1.551.55   mm处最小损耗处最小损耗处最小损耗处最小损耗约为约为约为约为0.20.2dB/kmdB/km26学习幻灯3.2 3.2 光纤的色散与带宽光纤的色散与带宽•色散的概念色散的概念•色散的种类色散的种类•色散的描述色散的描述•几种光纤中的色散几种光纤中的色散•脉冲展宽与带宽脉冲展宽与带宽27学习幻灯一、什么是光纤的色散？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。

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，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，这种现象称为光脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散纤的色散28学习幻灯•模式色散、模间色散、色度色散、材料色散、模内色散、波导色散、偏振模色散二、色散的种类二、色散的种类29学习幻灯单模光纤的发展与演变单模光纤的发展与演变•最早实用化的是最早实用化的是常规单模光纤常规单模光纤SMF(G.652SMF(G.652光纤光纤) )，零色，零色散波长在散波长在1310nm1310nm，曾大量敷设，在光纤通信中扮演者，曾大量敷设，在光纤通信中扮演者重要的角色重要的角色•对光纤损耗机理的研究表明，光纤在对光纤损耗机理的研究表明，光纤在1550nm1550nm窗口损耗窗口损耗更低，可以低于更低，可以低于0.2dB/km0.2dB/km，几乎接近光纤本征损耗的，几乎接近光纤本征损耗的极限。

如果零色散移到极限如果零色散移到1550nm1550nm，则可以实现零色散和，则可以实现零色散和最低损耗传输的性能，为此，人们研制了最低损耗传输的性能，为此，人们研制了色散位移光色散位移光纤纤DSF(G.653DSF(G.653光纤光纤) )设计思路是通过结构和尺寸的适设计思路是通过结构和尺寸的适当选择来加大波导色散，使零色散波长从当选择来加大波导色散，使零色散波长从1310nm1310nm移到移到1550nm1550nm30学习幻灯第四部分第四部分   光纤无源器件光纤无源器件•光纤器件可分为无源和有源两大类光纤器件可分为无源和有源两大类•两者的主要区别在于，器件在实现本身功两者的主要区别在于，器件在实现本身功能的过程中，其内部是否发生光电能量转能的过程中，其内部是否发生光电能量转换•若发生光电能量转换，则称其为有源光器若发生光电能量转换，则称其为有源光器件，主要有（半导体）光源、光放大器和件，主要有（半导体）光源、光放大器和光电检测器光电检测器•若未发生光电能量转换，即使也需要一些若未发生光电能量转换，即使也需要一些电信号的介入，也称为无源光器件电信号的介入，也称为无源光器件31学习幻灯光无源器件的功能光无源器件的功能•光无源器件是要消耗光信号的一定能量光无源器件是要消耗光信号的一定能量而实现光信号的连接、能量分路／合路、而实现光信号的连接、能量分路／合路、波长复用／解复用、光路转换、能量衰波长复用／解复用、光路转换、能量衰减、反向阻隔等功能的器件。

减、反向阻隔等功能的器件•光纤无源器件是具有上述一种功能的元光纤无源器件是具有上述一种功能的元器件的总称器件的总称32学习幻灯光无源器件的分类光无源器件的分类•自聚焦透镜自聚焦透镜•光纤定向耦合器光纤定向耦合器•光隔离器与光环行器光隔离器与光环行器•光纤光栅光纤光栅•光纤连接器光纤连接器33学习幻灯一、自聚焦透镜的特点一、自聚焦透镜的特点•传统透镜是通过控制透镜表面的曲率，利用产生的光程差传统透镜是通过控制透镜表面的曲率，利用产生的光程差使光线汇聚成一点使光线汇聚成一点 •自聚焦透镜：利用折射率渐变使光线偏折，端面准直、耦自聚焦透镜：利用折射率渐变使光线偏折，端面准直、耦合成像特性，小巧可微型化，便于加工，可以弯曲传像、合成像特性，小巧可微型化，便于加工，可以弯曲传像、具有独特的成像特性具有独特的成像特性 4.1  自聚焦透镜自聚焦透镜34学习幻灯二、几种重要的自聚焦透镜及其二、几种重要的自聚焦透镜及其应用应用•1.聚焦聚焦•对于对于1/4节距的自聚焦透镜，当从一端面输入一节距的自聚焦透镜，当从一端面输入一束平行光时，经过自聚焦透镜后光线会汇聚在束平行光时，经过自聚焦透镜后光线会汇聚在另一端面上。

这种另一端面上这种端面聚焦端面聚焦的功能是传统曲面的功能是传统曲面透镜所无法实现的透镜所无法实现的 35学习幻灯•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  36学习幻灯•2、耦合：、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37学习幻灯4.2  光纤定向耦合器光纤定向耦合器•光纤耦合器的作用光纤耦合器的作用•光纤耦合器的分类光纤耦合器的分类•光纤耦合器的结构光纤耦合器的结构•光纤耦合器的制作方法和耦合光纤耦合器的制作方法和耦合机理机理•光纤耦合器的性能参数光纤耦合器的性能参数38学习幻灯一、光耦合器的作用一、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入及分配的一种器件39学习幻灯二、光纤耦合器的分类二、光纤耦合器的分类•按结构大致可分为：分立光学元件组合型、全光按结构大致可分为：分立光学元件组合型、全光纤型、平面波导型等纤型、平面波导型等•按端口形式可分为：按端口形式可分为：X型（型（2×2）、）、Y型（型（1×2）、）、星型（星型（N×N）和树型（）和树型（1×N,N>2）耦合器•按光纤型号可分为：多模耦合器和单模耦合器按光纤型号可分为：多模耦合器和单模耦合器•按工作带宽可分为：单工作窗口的窄带耦合器、按工作带宽可分为：单工作窗口的窄带耦合器、单工作窗口的宽带耦合器和双工作窗口的宽带耦单工作窗口的宽带耦合器和双工作窗口的宽带耦合器•按功能可分为：光功率分配耦合器和光波长分配按功能可分为：光功率分配耦合器和光波长分配耦合器40学习幻灯三、光纤耦合器的结构三、光纤耦合器的结构棱镜式定向耦合器：棱镜式定向耦合器：采用分立光学元件采用分立光学元件（如棒透镜、反射镜、棱镜等）（如棒透镜、反射镜、棱镜等）组合拼接。

组合拼接损耗大，与光纤耦合困难，环境稳定性较差损耗大，与光纤耦合困难，环境稳定性较差全光纤耦合器：全光纤耦合器：即直接在两根（或两根以上）光纤之间形成某种形式的耦合即直接在两根（或两根以上）光纤之间形成某种形式的耦合41学习幻灯图 6.11    集成光波导耦合器集成光波导耦合器(a) Y形耦合器基本结构； (b) 树形集成光波导耦合器基本构成  集成化是未来光纤通信发展的必然趋势集成化是未来光纤通信发展的必然趋势 利用利用平面光波导平面光波导制作的光耦合器具有体积小，分光比控制精确，制作的光耦合器具有体积小，分光比控制精确， 易于大批量生产等特点易于大批量生产等特点42学习幻灯图图 6.10   几种典型光纤耦合器的结构示意图几种典型光纤耦合器的结构示意图(a)三端口分路器和合路器；三端口分路器和合路器； (b) 四端口耦合器；四端口耦合器；(c) 多端口星形耦合器；多端口星形耦合器；          (d) 波分复用器波分复用器 43学习幻灯四、光纤耦合器的性能参数四、光纤耦合器的性能参数•耦合比耦合比•插入损耗插入损耗•附加损耗附加损耗•分光比分光比•隔离比隔离比44学习幻灯1、耦合比、耦合比•表示由输入信道（表示由输入信道（i）耦合到指定输出信）耦合到指定输出信道道(j)的功率大小。

的功率大小•定义为输出信道功率与输入信道功率之定义为输出信道功率与输入信道功率之比：比：45学习幻灯2、插入损耗、插入损耗•表示由输入信道表示由输入信道i到指定信道到指定信道j的损耗•定定义义为为指指定定输输出出端端口口的的光光功功率率相相对对全全部部输输入入光光功功率率的的减减少少值值该该值值通通常常以以分分贝贝(dB)表表示示，，数数学表达式为学表达式为•其其中中：：α是是第第i个个输输出出端端口口的的插插入入损损耗耗；；Pi是是第第i个个输输出出端端口口测测到到的的光光功功率率值值；；Pi是是输输入入端端的的光光功功率值46学习幻灯3、、 附加损耗附加损耗•附加损耗表示由耦合带来的总损耗附加损耗表示由耦合带来的总损耗•定定义义为为所所有有输输出出端端口口的的光光功功率率总总和和与与全全部部输输入入光光功率的比值该值以分贝表示的数学表达式为功率的比值该值以分贝表示的数学表达式为•式式中中：：Pj为为第第j个个输输出出口口的的输输出出功功率率；；Pi为为输输入入总总光功率47学习幻灯4、分光比、分光比•分分光光比比是是光光耦耦合合器器所所特特有有的的技技术术术术语语，，它它定定义义为为耦耦合合器器各各输输出出端端口口的的输输出出功功率率相相对对输输出出总总功功率率的的百百分分比比，，在在具具体体应应用用中中常常用用数数学学表表达达式式表表示为示为•例如对于标准例如对于标准X形耦合器，形耦合器，1∶ ∶1或或50∶ ∶50代表了同代表了同样的分光比，即输出为均分的器件。

样的分光比，即输出为均分的器件48学习幻灯5、隔离比（、隔离比（isolation））•隔隔离离度度是是指指某某一一光光路路对对其其他他光光路路中中的的信信号号的的隔隔离离能能力力隔隔离离度度高高，，也也就就意意味味着着线线路路之之间间的的“串话串话”小其数学表达式为小其数学表达式为•式式中中：：Pt是是某某一一光光路路输输出出端端测测到到的的其其他他光光路路信信号号的功率值；的功率值；Pi是被检测光信号的输入功率值是被检测光信号的输入功率值49学习幻灯第五部分   光纤通信器件•一、光纤发射机•1、 分类按光波长： 1310nm 光发和1550nm 光发 按调制方式：模拟调制和数字调制 按调制方式与光源的关系：直接调制光发和外调制光发50学习幻灯•模拟调制又有两类，一类是用模拟基带信号直接对光源进行强度调制（D－IM）；另一采用连续或脉冲的射频（RF）波作为副载波，模拟基带信号先对它的幅度、频率或相位等进行调制，再用该受调制的副载波去强度调制光源模拟调制的优点是设备简单，占有带宽较窄，但它的抗干扰性能差，中继时噪声累积51学习幻灯•数字调制是光纤通信的主要调制方式，将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码（PCM）。

数字调制的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输，它的缺点是需要较宽的频带，设备也复杂52学习幻灯•2、基本原理     从前端输入的 RF 电视信号经过放大等电路处理，从末级分出一部分信号，经过峰值检波、直流放大去控制由 PIN 二极管组成的电调衰减器和自动增益控制 (AGC) ， 经过这样一系列的处理以后，将射频信号加入激光器激励口，来控制半导体激光器的偏流，进而控制激光器的输出光强度，一般采用 DFB 激光器作为光源53学习幻灯   3、  * 光发射机的应用•直接调制型：线性好,失真小,输出功率18mw以内.价格低廉适用于近距离传输（35公里以内）•外调制型：非线性失真大，电路复杂成本高输出功率大2X20mw，色散小，适合长距离传输54学习幻灯二    光分路器•光分路器介绍：它属于无源器件，可以对光信号进行耦合、分配、分支是具有多个输入端和输出端的光纤汇接器件在有线电视系统中多用一个输入，多个输出注：老式的分波长，新式的为通用型）55学习幻灯•三、光接收机原理和应用  1、分类：光接收机分为模拟光接收机和        数字光接收机两种    2、作用：在有线电视HFC网络中，光接收机通常位于光纤接点处，它的主要功能是把光信号转变为RF信号 56学习幻灯   3、原理：57学习幻灯•光电检测器是从输入的光信号中取出有用的电信号(有线电视信号) , 能完成O /E转换的光接收器件称光电检测器或光电二极管( PD)。

光电检测器输出的射频有线电信号送入电信号放大级放大, 之后送至均衡器, 完成对带宽内( 550MH z、750 MH z、860 MH z的带宽内)的平坦度调整, 之后送入衰减器, 衰减器完成对带宽内各频道幅度的调整, 保证输出级有合适的输出电平(即保证光接收机有合适的输出电平)输出放大器输出信号送入分支器(或分配器) , 之后送到接收机的各输出口, 从输出放大级输出取出部分信号送至AGC 控制电路, 完成AGC控制作用和监测作用 58学习幻灯   四、光纤仪器的使用•1、光功率计 •（1） 作用：用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗 •（2）计算方法：B点绝对电平减去A点绝对电平，所得结果就是AB之间的损耗或增益59学习幻灯•2、光熔接机•（1）作用：熔接光纤•（2）原理：主要是靠放出电弧将两头光纤熔化，同时运用准直原理平缓推进，以实现光纤对接 60学习幻灯设备操作实例•设备操作演示讲解•1、场强仪：电源充电-开机-连接测量线-按CH/F键-测量图像/伴音电平和频率-按上下箭头切换频道-按斜率键测量C/N或查看两个窗口的电平强仪测量光发射机输入电平）•2、光功率计：电源充电-开机-连接测量线-按入键设置波长-按DBm测量功率电平-按DB键测量电压电平-按REF键显示测量结果（用光功率计测量光发射机的输出电平）•3、熔接机：（事先将光纤剥皮）电源充电-开机-将切割好的光纤放入槽内-按RAN键-观看熔接情况（熔接一段光纤）61学习幻灯学生演练•任务一：用正确的方法连接光纤设备（分组）•任务二：用光功率计和场强仪测量信号强度（要求每人上台）•任务三：学习使用熔接机•任务四：故障判断（老师路上设故障，学生分析后上台排除）62学习幻灯小结•1、光纤技术及发展•2、光纤的色散、模式和损耗•3、光纤设备（光发射机，分路器，接收机，熔接机，光功率计）63学习幻灯作业作业•问答：问答：“光纤到户光纤到户”之我见之我见•内容包括：内容包括：“光纤到户光纤到户”的进程，的进程，“光光纤到户纤到户”的利与弊，国家及产业界对的利与弊，国家及产业界对“光纤到户光纤到户”的政策和态度，你自己的看的政策和态度，你自己的看法法 。

•下次课堂提问：下次课堂提问：•1、光纤有哪几种分类方法？、光纤有哪几种分类方法？•2、光纤色散的概念、光纤色散的概念64学习幻灯。