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光纤基本知识介绍

2020-07-14 09:32:42 深圳市海誉光通讯技术有限公司 阅读

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1 光纤通信的特点

优点
传输衰减小,传输距离远;
抗电磁干扰,保密性能好;
适应能力强;
耐腐蚀;
体积小、重量轻,便于运输和敷设;
原材料来源丰富、价格低廉。

缺点
光纤弯曲半径不宜过小;
光纤的切断和连接操作技术要求较高;
分路、耦合操作繁。

2 光纤通信—光纤


光纤是光导纤维(OPTIC FIBER)的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。
目前通信用的光纤,基本上是石英系光纤,其主要成分是高纯度石英玻璃,即二氧化硅(SiO2) 。

1.1 光纤结构
光纤裸纤一般分为三层:纤芯、包层、涂覆层。

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1.2 光纤工作原理
全反射原理:

若使光束从光密媒质射向光疏媒质时,则折射角大于入射角。

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光波在光纤中实现全反射的条件是:

光纤纤芯的折射率大于光纤包层的折射率(n1 >n2);
进入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时,入射角应该大于临界角。

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光纤就是利用这种全反射来传输光信号的。

1.3 光纤分类
1.3.1 按光纤的材料分:石英光纤、复合光纤、塑料光纤等。

1.3.2 按光纤剖面折射率分布分:

阶跃(SI)型光纤:在纤芯与包层区域内,折射率的分布分别是均匀的,分别为n1和n2,在纤芯与包层的边界处,其折射率的变化是阶跃的(n2<n1)。带宽较窄,适用于小容量短距离通信。

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1.3.3 按传输的模式分:

多模光纤(MMF,multimode fiber):可传多种模式的光。但其模间色散较大,这就限制了传输数字信号的频率,而且随距离的增加会更加严重,所以在短距离通信领域中更受重视。

单模光纤(SMF,single-mode fiber):只能传一种模式的光,因此其模间色散很小,目前在有线电视和光通信中应用最为广泛。

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1.3.4 按ITU-T建议分:G.651(渐变型多模块光纤)、G.652(普通单模光纤)、G.653(色散位移光纤)、G.654(截止波长位移单模光纤)、G.655光纤(非零色散位移光纤)。

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1.4、光纤传输特性
产生信号畸变的主要原因是光纤中存在色散,影响光纤传输距离的主要原因是损耗。损耗和色散是光纤最重要的传输特性。

1.4.1 光纤损耗

光纤损耗所谓损耗是指光纤每单位长度上的衰减,单位为dB/km。光纤损耗的高低直接影响传输距离或中继站间隔距离的远近,主要包括以下几种:


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光纤损耗图:

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1.4.2 光纤色散(Dispersion)

信号在光纤中是由不同频率成分和不同模式成分携带的,因而速度不同,经过光纤传输一段距离后,不同成分之间出现时延差,引起传输信号波形失真,脉冲展宽,从而产生码间干扰。

主要包括以下几种:

模式色散:在多模光纤中,各个模式走不同的路径,高阶模走的路程长,低阶模走的路程短,因此到达光纤终端的时间先后不同,造成脉冲展宽。限于多模光纤(由于信号不是单一模式)。

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材料色散(多模和单模光纤均有)因同一模式内不同波长的光波的传播速度不同,从而产生脉冲展宽,引起材料色散。

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波导色散:一般限于单模光纤(由于信号不是单一频率)

如果信号是模拟调制,色散限制带宽(Bandwith);

如果信号是数字脉冲,色散产生脉冲展宽(Pulse Brodaening);

单模光纤在1310nm附近色散为0,色散位移光纤即是将色散波长从1310nm移到1550nm。


1.5、光波划分

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