光学基础1概要ppt课件

,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,*,*,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,*,*,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,*,*,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,*,*,光学基础,无源器件篇,光学基础无源器件篇,光纤的种类,按传播模式分类：多模光纤和单模光纤,1,、多模光纤：多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为,50um,、,62.5um,；光信号是以多个模式方式进行传播的，光信号的波长以主从模为准。不同的传播模式会具有不同的传速度和相位，因此经过长距离的传播之后会产生时延，导致光脉冲变宽，叫做光纤模式色散或模间色散。由于模间色散影响较严重，降低了多模光纤的传输容量和距离，多模光纤仅用于较小容量、短距离的光纤传输通信。,50/125m,渐变折射率多模光纤中传输模的数目大约是,62.5/125m,多模光纤中传输模的,1/2.5,，有效地降低了多模光纤的模色散，使得带宽得到了显著的增加。,2,、单模光纤：当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为,510um,，光纤只允许一种模式在其中传播，其他的高次模全部被截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤只允许一种模式在其中传播，从而避免了模间色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。,按工作波长分类：短波长光纤和长波长光纤,短波长的光信号波长在,600nm900nm,之间，长波长的光信号在,13101550nm,之间，长波长光纤因具有衰减低，带宽宽等优点，适用于长距离、大容量的光纤传输。,光纤的种类按传播模式分类：多模光纤和单模光纤,光纤结构,光纤结构可分成三部分：,纤芯,Core (SiO,2,掺杂,GeO,2,折射率,n,1,),包层,Clad (SiO,2,掺杂,B,2,O,3,或,F,折射率,n,2,)n,1,n,2,涂覆层,Coating(,环氧树脂或硅橡胶,),单模光纤,:9/125/250um,；多模光纤,:50/125/250um(Bare Fiber,裸光纤,),再外面还有缓冲层及套塑层,(,尼龙、聚乙烯或聚丙烯等材料,),光纤外径可选择,0.9mm,2.0mm,3.0mm(900um,2000um,3000um),光纤结构光纤结构可分成三部分：,光纤截面,光纤截面,多模光纤与单模光纤,1.,单模光纤,是只传导一个模式的光纤,2.,多模光纤,是传导多个模式的光纤,阶跃多模光纤,Step Index Fiber,梯度多模光纤,GIF:Graded Index Fiber,折射率分布,折射率分布,阶跃光纤，脉冲展宽严重，传输带宽窄。,梯度光纤的模间色散要比阶跃光纤小得多，从而有更高的传输带宽。,多模光纤与单模光纤1.单模光纤是只传导一个模式的光纤2.,常用光纤类型,1,1,、,G.651,光纤,(,多模光纤,),多模渐变光纤（,GIF,：,G,raded Index Fiber,）,ITU-T G.651,光纤即,OM2/OM3,多模光纤（,50/125),。,ITU-T,推荐光纤中,并没有,OM1,多模光纤（,62.5/125),，但它们在美国仍非常普遍使用。,工作窗口：,850 nm,应用：接入网，局域网,缺点：不能用于大容量，长距离通信,Corning,InfiniCor,SX,i,(OM2-150),#Corning,InfiniCor,SX,+,(OM3-300),Corning InfiniCor,eSX,+,(OM3-550,a.k.a.OM4),常用光纤类型11、G.651光纤(多模光纤),常用光纤类型,2,2,、,G.652,光纤,(,非色散位移单模光纤,),常规单模光纤或非色散位移光纤（第一代单模光纤）,分,G.652.A,、,B,、,C,、,D,四种规格,，每种规格的性能不同,在,1310nm,波长窗口色散性能最佳，是目前应用最广泛的光纤,工作窗口：在,1310nm,处,(,零色散,),，色散小，衰耗大,-PDH,在,1550nm,处,(,最小损耗,),，色散大，衰耗小,SDH,Corning,SMF-28,(dual-window single-mode fiber),#Corning,SMF-28e,single-mode fiber with low water peak attenuation,(an ITU-T G.652.D-compliant optical fiber,，也称全波光纤或,低水峰光纤,),G.652A,型光纤，支持,10Gbit/s,系统传输距离可达,400km,，,10Gbit/s,以太网的传输达,40km,，支持,40Gbit/s,系统的距离为,2km,。,G.652B,型光纤，支持,10Gbit/s,系统传输距离可达,3000km,以上，,40Gbit/s,系统的,传输距离为,80km,。,G.652C,型光纤，基本属性与,G.652A,相同，但在,1550nm,的衰减系数更低，而且 消除了,1380nm,附近的水吸收峰，即系统可以工作在,13601530nm,波段。,G.652D,型光纤，属性与,G.652B,光纤基本相同，而衰减系数与,G.652C,光纤相同，即,系统可以工作在,13601530nm,波段。,常用光纤类型22、G.652光纤(非色散位移单模光纤),常用光纤类型,3,3,、,G.653,光纤,(,色散位移单模光纤,),色散位移光纤（,DSF:Dispersion Shifted Fiber,）（第二代单模光纤）,工作窗口：在,1550nm,，衰耗和色散皆为最小，可实现大容量长距离传输,通过制造工艺将零色散转移到,1550nm,处，,使得光纤在,1550,处同时具有零色散和最小损耗。,应用：长距离全光中继传输，光孤子通信。,缺点：,1550nm,的零色散因出现四波混频效应,(FWM),带来严重的非线形效应，,不利于,WDM(,波分复用,),方面的应用。,常用光纤类型33、G.653光纤(色散位移单模光纤),常用光纤类型,4-5,4,、,G.654,光纤,(,截止波长位移单模光纤,),超低损耗光纤，主要用于海底光缆,1550nm,最低损耗单模光纤,(,选用纯,SiO2,芯来降低光纤的衰减,),在,G.652,光纤的基础上将,1550nm,处的 损耗进一步降低为,0.18dB/km,工作窗口：,1550nm,应用：长距离无中继传输的海底光缆，制造困难，价格昂贵。,5,、,G.655,光纤,(,非零,-,色散位移单模光纤,),非零,-,色散位移光纤,(NZ-DSF:Non Zero-DSP),，属于色散位移光纤，,不过在,1550nm,处色散不是零值，克服了,G.652,光纤在,1550nm,处色散受限和,G.653,光纤在,1550nm,处零色散出现四波混频非线形效应的缺陷,(,将,1550nm,处,的零色散向,1525nm,或,1585nm,处转移，,1550,处的微小色散来控制非线形效应,),工作波长：,1550nm,应用：,DWDM,系统，光孤子通信,常用光纤类型4-54、G.654光纤(截止波长位移单模光,常用光纤类型,6-7,6,、,G.656,光纤,(,低斜率非零,-,色散位移单模光纤,)G.656,是未来导向光纤，工作波长明显增大，包括,S,，,C,和,L,波段,(1460,到,1625nm),，是,非零,-,色散位移光纤,(NZ-DSF),的一种，对于色散的速度有严格的要求,工作窗口：,1460,到,1625nm,应用：确保,DWDM,系统中更大波长范围的传输性能。,7,、,G.657,光纤,(,耐弯单模光纤,),ITU-T,光纤系列中的最新成员。,根据,FTTx,技术需求及组装应用而生的新产品。,G.657A,光纤与,G.652,光纤兼容,工作波长：,1310nm(,色散小，衰耗大,),，,1550nm(,色散大，衰耗小,),应用：,FTTx(FTTx,技术最常用的光纤为,G.652,和,G.657),常用光纤类型6-76、G.656光纤(低斜率非零-色散位移,光纤选择,多模光纤,单模光纤,名称,渐变折射率多模光纤,非色散位移单模光纤,非零色散位移单模光纤,宽带光传输用非零色散单模光纤,小弯曲半径光纤,ITU-T,分类,G.651,G.652,G.655,G.656,G.657,子分类,50/125,62.5/125,A,、,B,C,、,D,A,、,B,、,C,IEC,分类,A1a,A1b,B1.1,B1.3,B4,子系列,俗称,传统,50/125,新一代,50/125,BIF15,等,代号,OM2:1G/2000,OM3:10G 150/300/500,OM1,应用场合,以太网、视频等局域网，覆盖距离,2km,以内,高速以太网、办公楼竖井布线、局域网汇聚层链路等，对应距离,以太网、视频等局域网，覆盖距离,2km,以内,通信干线、城域网、本地网、光纤接入等，中继距离达,600km,，以太网通信达,20km,通信干线、城域网、本地网、光纤接入等，中继距离达,600km,，以太网通信可以达,20km,，多业务,密集波分复用，骨干网等,粗波分复用和密集波分复用系统,FTTH,应用，楼内布线,光纤选择多模光纤单模光纤名称渐变折射率多模光纤非色散位移单模,常用光纤类型简表,名称,工作窗口,特点,应用,G.651,多模渐变光纤,850nm,便宜,中小容量、短距离,G.652,常规单模光纤,(,非色散位移单模光纤,),1310nm,零色散,PDH,1550nm,最低损耗,SDH,G.653,色散位移单模光纤,1550nm,零色散和最低损耗,长途干线,G.654,最低损耗单模光纤,1550nm,进一步降低最低损耗,海底长途干线,G.655,非零色散位移单模光纤,1550nm,零色散在,1550,附近,DWDM,光孤子通信,常用光纤类型简表名称工作窗口特点应用G.651多模渐变光纤8,常用多模光纤,ISO/IEC 11801,在,2002,年,9,月正式颁布了新的多模光纤标准等级，将多模光纤重新分为,OM1,、,OM2,和,OM3,三类，其中,OM1,指目前传统,62.5m,多模光纤，,OM2,指目前传统,50m,多模光纤，,OM3,就是新增的,50m,万兆光纤。传统的,62.5m,多模光纤在,850nm,的带宽只有,200MHz,，即使在,1300nm,的带宽也只有,500MHz,，根本就无法真正进行万兆传输，而,OM3,万兆,50m,多模光纤在,850nm,的带宽可以高达,2000MHz.Km,。,传统的,OM1,和,OM2,多模光纤从标准上和设计上均以,LED,方式为基础，随着网络速率和规模的提高，调制速率达到,Gb/s,的短波长,VCSEL,激光光源成为高速网络的光源之一。由于两种发光器件的不同，必须对光纤本身进行改造，以适应光源的变化。,为了满足,10Gb/s,传输速率的需要，国际标准化组织,/,国际电工委员会（,iso/iec,）和美国电信工业联盟（,ita,tr42,）联合起草了新一代多模光纤的标准。,iso/iec,在其所制定的新的多模光纤等级中将新一代多模光纤划为,OM3,类别。,OM4,光纤是一种激光优化型纤芯为,50m,的多模光纤，目前标准确定的指标实际是一种,OM3,多模光纤的升级版。现在许多康宁公司在市场上销售的,OM3,光纤，其实际指标已经达到,OM4,的标准。目前的,OM4,标准与,OM3,光纤相比，只是在光纤带宽指标做了提升。即,OM4,标准在,850nm,波长的有效模式带宽（,EMB,）和满注入带宽（,OFL,）相比,OM3,光纤都做了提高。,常用多模光纤ISO/IEC 11801在2002年9月正式颁,光纤的损耗、色散,光通道参数：衰减、色散,光信号在光纤中传输的距离要受到色散和衰减