光纤通信基础知识

,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,*,光纤通信基础知识,安立有限公司,光纤通信的优点,通信容量大,中继距离长,不受电磁干扰,资源丰富,光纤重量轻、体积小,光通信发展简史,2000多年前,烽火台灯光、旗语,1880年,光电话无线光通信,1970年,光纤通信,光纤通信发展史,1966,年“光纤之父”高锟博士首次提出光纤通信的想法。,1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。,1970年康宁公司的卡普隆(Kapron)之作出损耗为20dB/km光纤。,1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。,电磁波谱,1,cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm ,波長,10,G 100G 1T 10T 100T 1015 1016 1017 f(Hz),1.6,um 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0um 900 800 700 600nm,光通信使用范围,红外线,紫外线,光的基本知识,光是一种电磁波,可见光350nm750nm,光纤通信所用的波长8001600nm,光的反射、折射,全反射,光的基本知识,n1,n2,n1 n2,n1,n2,临界角,90,0,临界角,n1,n2,全反射,入射角,=,反射角,1,2,光纤的结构,纤芯,包层,保护套,光纤的结构,纤芯 core：折射率较高，用来传送光；,包层 coating：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件；,保护套 jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。,3mm光缆 橘色 MM,黄色 SM,常见光纤名词,数值孔径（Numeric Aperture）NA=SIN,接收锥,常见光纤名词,输入,输入,输出,输出,低数值孔径,NA,高数值孔径,NA,NA,NA,外径一般为,125,um(,一根头发平均,100,um),内径：单模9um 多模50/62.5um,125,9,50,125,62.5,125,光纤的尺寸,光纤的分类,按材料分类：,玻璃光纤：纤芯与包层都是玻璃，损耗小，传输距离长，成本高；,胶套硅光纤：纤芯是玻璃，包层为塑料，特性同玻璃光纤差不多，成本较低；,塑料光纤：纤芯与包层都是塑料，损耗大，传输距离很短，价格很低。多用于家电、音响，以及短距的图像传输。,按照光纤的模式分类,单模（Single-Mode）,多模（Multi-Mode）,按折射率分类,阶越光纤,渐变折射率光纤,光纤的分类,光纤的损耗,1310,nm:0.35 0.5 dB/Km,1550 nm:0.2 0.3dB/Km,850 nm:2.3 3.4 dB/Km,光纤熔接点损耗：0,.2,dB/,点,光纤熔接点 1点/,2,km,常见光纤名词,衰减：光在光纤中传输时的能量损耗单模光纤1310nm 0.40.6dB/km1550nm 0.20.3dB/km塑料多模光纤300dB/km,光纤的衰减,光纤的衰减图,0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 nm,OH-,OH-,OH-,第一窗口,第二窗口,第三窗口,衰减(dB/km),水峰值,6,5,4,3,2,1,色散,(,Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。,模间色散：只发生在多模光纤，因为不同模式的光沿着不同的路径传输。,材料色散：不同波长的光行进速度不同。,波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。,常见光纤名词,光纤类型,G.652零色散点在1300nm左右,G.653零色散点在1550nm左右,G.654负色散光纤,G.655色散位移光纤,全波光纤,常见光纤名词,散射由于光线的基本结构不完美，引起的光能量损失，此时光的传输不再具有很好的方向性。,光线,缺陷,光纤系统基础知识,一、基本光纤系统的构架及其功能介绍：,1.发送单元：把电信号转换成光信号；,2.传输单元：载送光信号的介质；,3.接收单元：接收光信号并转换成电信号；,4.连接器件：连接光纤到光源、光检测器,以及其它光纤,。,光纤系统基础知识,二、基本光纤系统方框图：,信号,光发,射机,光源,中继器,检测器,光接,收机,信号,电E/光O转换,光纤,光O/电E转换,发送单元,传输单元,接收单元,连接器件,常用连接器类型,SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack,常用连接器类型,FC Type,SC Type,SC2 Type,FDD Type,常用连接器类型,BICONIC Type,D4 Type,SMA 905 Type,SMA 906 Type,MINI BNC Type,连接头端面类型,Ferrule+Flange,Insertion Loss(插入损耗)40dB SPC45dB,UPC50dB APC60dB,无源器件,耦合器（coupler）,主要功能再分配光信号,重要应用在光纤网络,尤其是应用在局域网,在波分复用器件上应用,无源器件,耦合器（coupler）,基本结构耦合器是双向无源器件基本形式有树型、星型,与耦合器对应的有分路器（splitter）,无源器件,耦合器,以图形表示,1,4,2,3,无源器件,波分复用器WDMWavelength Division Multiplexer在一条光纤中传输多个光信号，这些光信号频率不同，颜色不同。波分复用器就是要把多个光信号耦合进同一根光纤中；解波分复用器就是从一根光纤中把多个光信号区分出来。,无源器件,波分复用器（图例）,1,传送器,2,传送器,1+,2,1+,2,1,接收器,2,接收器,发送单元,驱动器,光源,接收单元,检测器,放大器,输出电路,光放大器,0,1,输入,（信号弱）,1,输出,（信号强）,光放大器,波分复用器,耦合器,1,光源,监测,光纤数字通信,数字系统中脉冲的定义：,10%,90%,50%,脉冲宽度,上升时间,下降时间,周期,振幅,1.振幅：脉冲的高度在光纤系统中表示光功率能量。,2.上升时间：脉冲从最大振幅的10%上升到90%所需,的时间。,3.下降时间：脉冲从振幅的90%下降到10%所需要的时,间。,4.脉冲宽度：脉冲在50%振幅位置的宽度，用时间表示。,5.周期：脉冲特定的时间，就是完成一个循环所需要的,工作时间。,6.消光比：1信号光功率与0信号光功率的比值。,光纤数字通信,光纤通信中常用单位的定义：,1.,dB=10 log,10,(P,out,/,P,in,),P,out,:输出功率,;,P,in,:输入功率,2.dBm=10 log,10,(P/1mw),是通信工程中广泛使用的单位；,通常表示以1毫瓦为参考的光功率；,example:,10dBm表示光功率等于,100,uw。,3.dBu=10 log,10,(P/1uw),光纤数字通信,安立光测试产品介绍,光时域反射仪,（,OTDR,）,MW9076,系列,主要功能：,光纤,断点,、连接头,松动,等故障的查找,光纤,距离,/,长度,测量,光纤,总损耗,/,平均损耗,测量,连接器,/,接续点的,接续损耗,测量,连接器的,回波损耗,安立光测试产品介绍,光时域反射仪,（,OTDR,）,MW9076,系列,主要特点：,快速测试,大大提高测试速度,用全自动测试功能对多芯光缆最短10秒即可测试。实时扫描,一次仅0.15秒,。重复测试功能(全自动+文件保存+波长切换+光,开关自动切换)减少了测量时间。,极佳的基本特性,世界最大的动态范围:,45,dB,（MW9076B),世界最短的盲区:,1.6/8,m,很高采样分辨率：,5cm,波长自动切换1.31/1.55/1.625m,安立光测试产品介绍,光时域反射仪,（,OTDR,）,MW9076,系列,主要特点,更好的性能,中文,菜单及提供,中文,操作手册,大屏幕,LCD,彩色,显示,更多的采样点,(,50,001,点,),锂,电池，更有余量显示功能,GR196,格式文件的存取,OTDR仿真软件MX907600A,用于在PC机上分析OTDR光纤测试结果，具有仿真功能，,双端,测试功能，,波形差别,显示功能，,多光纤,测试模式及,色散,测试模式等。而且提供非常方便的报告输出功能，报告可存储为,excel,文档。,安立光测试产品介绍,光谱分析仪（OSA）,MS9710C,主要功能：,光谱,波形,分析,光谱,功率,测量,零跨距应用（特定波长电平精确测量）,无源器件测量（,插损，回损,WDM波形,分析）,有源器件测量（,LED，FP-LD，DFB-LD,分析）,PMD,测量,EDFA 的,NF/GAIN,测量,安立光测试产品介绍,光谱分析仪（OSA）,MS9710C,主要特点：,宽的波长范围（,6001750nm,），覆盖多模、单模所有波段,高的波长精度（,0.02nm,）及重复性，测试准确,大的动态范围（,70 dB,），测量DWDM有优势,可支持大功率输入（,+23dBm,）,扫描速度快（全范围:,500ms,）,可以,列表,形式同时显示所扫描到的各个波的测量结果,高灵敏度（,90dBm,）,安立光测试产品介绍,台式光万用表,MT9810B,主要功能：,高精度测试,高达10个的测试条件存储,最大,最小值显示,高达,1000,个的测试结果记录,便于下载分析,时间间隔可设定的长时期测试,GPIB,RS-232C作为标准控制接口,安立光测试产品介绍,台式光万用表,MT9810B,主要功能：,远程控制和被控制,多种光源(包括符合,ITU-T,标准的,DWDM C+L,波段光源),光功率计模块最高灵敏度,110,dBm,最大光损耗测量动态范围,120,dB,.,DFB,激光器输出功率最大,+10,dBm,，,其稳定性优于,0.005,dB,，,中心波长稳定性优于,2,GHz,安立光测试产品介绍,台式光万用表,MT9810B,主要功能：,高精度光功率测量，不确定度在参考条件下优于2%，在实际操作条件下优于3.5%，线性度优于,0.01dB,。,高回损，低偏振相关损耗探测器，对于光器件和使用光放大器的系统测量是很理想的,高分辨率光功率测量，MT9810B测量光功率的显示分辨率为,0.001dB,，通过GPIB或RS-232C控制时,分辨率可达到,0.0001dB,。,主要用途有：,测量最大、最小光功率及统计偏差，测量光耦合器，分路器的插损，衰耗，PDL，光开关特性，脉冲光信号平均功率测量等,。,