光纤通信系统简介-3
1.光纤光缆基础知识
THANK YOU！
产生光损耗的原因大部分为光纤具有的固有损耗和光纤制造后 的附加损耗。前者主要包括瑞利散射损耗、吸收损耗、波导结构不完 善引起的损耗;后者包括微弯损耗、弯曲损耗、接续损耗等。
损耗成因
瑞利散射损耗
吸收损耗
固有损耗
附加损耗
对于光纤损耗的成因及其解决方案，在这里不做深入的研究，了解即可。
微弯损耗
弯曲损耗
接续损耗
N/A
GSK/GMK/GCF
B5
G656
N/A
B6
G657
N/A
多模62.5/125
A1b
N/A
OM1
MCF
OM2
ACF
多模50/125
A1a
G651.1
OM3
OM4
我们公司最常用的光 纤为G652D和G655
G.652是常规单模光纤，零色散 点在1300nm，此点色散最小；同 时根据PMD又分为G. 652A、B、C、 D四种。
按传输模式分类
类型
解释
纤芯只能传输 单模光纤 单个模式的光
纤
多模光纤
纤芯能传输多 个模式的光纤
纤芯直径 包层外径
8μm-10μm 125μm
50μm、 62.5μm
125μm
2. 光纤分类
2.3 总结
光纤 类型
单模 光纤
传输模式
只能传输单 模式的光纤
多模 光纤
能传输多个 模式的光纤
传输距离 传输距离远
6. 光缆简介
6.2 光缆分类
用途
光纤种类
光纤芯数
加强件配置
传输导体、介质状况 铺设方式
结构方式
用户光缆 单模光缆 单芯光缆
光纤通信技术-第三章-光源与光发射系统-电子教案 (3)
10.什么是张弛振荡？简述张弛振荡产生的原因。
11.什么是码型效应？如何消除码型效应。
12.什么是自脉动现象？自脉动现象有哪些特点？
13.光源的间接调制方法有哪些？
14.光纤通信系统对光发射机的基本要求有哪些？
15.光发射机为什么要进行自动温度控制？
16.光纤通信系统对光源器件的基本要求有哪些？
17.简述激光器的结发热效应。
18.何谓激光器的偏置电流？应如何选择偏置电流？
120.构成激光器必须具备的条件有哪些？
21.在光纤通信系统中，光源为什么要加正向电压？
22.简述半导体激光器的特性。
23.简述F-P腔半导体激光器的结构。
24.光发射机主要有哪些部分组成？简述各部分的作用。
4、课后作业：6。
3.4新型半导体激光器
重点介绍分布式反馈激光器的结构特点，引出在此特点基础上的发光原理，并指明它所具有的独特优点；简要介绍耦合腔半导体激光器与量子阱激光器的结构与特点。
3.5光源的调制
重点介绍光源的直接数字调制以及可能产生的效应：电光延迟、张弛振荡、自脉动、码型效应等。简要介绍光源的三种间接调制方式，包括：声光调制、热光调制和磁光调制。
3.6光发射机
首先介绍通信系统对光发射机的基本要求；重点介绍光发射机的组成与功能，包括：输入电路、光源和控制电路。
1：计划学时：2学时
2：讲授要求：
注意区分新型激光器与F-P腔激光器在结构和性能上的不同，使学生能够对前后学习的知识有一个连贯性的认识；详细介绍光发射机的三个组成部分，使学生清楚各部分的主要功能。
课程
光纤通信技术
章节
第三章
学期
2013/2014学年第一学期
光纤基础知识简介
光纤简介一、光纤概述光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。
微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。
通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管〔light emitting diode,LED〕或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
二、光纤工作波长光是一种电磁波。
可见光部分波长范围是：390nm—760nm(纳米)，大于760nm部分是红外光，小于390nm部分是紫外光。
μμμμ，μμμm以上的损耗趋向加大。
三、光纤分类光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的，各种分类如下。
〔1〕工作波长：紫外光纤、可观光纤、近红外光纤μμμm〕。
〔2〕折射率分布：阶跃〔SI〕型光纤、近阶跃型光纤、渐变〔GI〕型光纤、其它〔如三角型、W型、凹陷型等〕。
〔3〕传输模式：单模光纤〔含偏振保持光纤、非偏振保持光纤〕、多模光纤。
〔4〕原材料：石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤〔如塑料包层、液体纤芯等〕、红外材料等。
按被覆材料还可分为无机材料〔碳等〕、金属材料〔铜、镍等〕和塑料等。
〔5〕制造方法：预塑有汽相轴向沉积〔VAD〕、化学汽相沉积〔CVD〕等，拉丝法有管律法〔Rod intube〕和双坩锅法等。
四、单模光纤与多模光纤光纤是一种光波导，因而光波在其中传播也存在模式问题。
所谓“模”是指以一定角速度进入光纤的一束光。
模式是指传输线横截面和纵截面的电磁场结构图形，即电磁波的分布情况。
一般来说，不同的模式有不同的的场结构，且每一种传输线都有一个与其对应的基模或主模。
基模是截止波长最长的模式。
除基模外，截止波长较短的其它模式称为高次模。
根据光纤能传输的模式数目，可将其分为单模光纤和多模光纤。
多模光纤允许多束光在光纤中同时传播，从而形成模分散〔因为每一个模光进入光纤的角度不同它们到达另一端点的时间也不同，这种特征称为模分散〕。
第八部分 光纤熔接
（四）.光纤熔接应用的场合及范围
• 1.光缆长距离敷设中途接续. • 2.用户上网应用光纤接入. • 3.架空光缆或地埋光缆意外中断.
五．光缆型号识别
(1).光缆的标号
光缆型号及规格标注形式如图
(1) GYTS-12A GY:室外光缆 S : 钢塑综合
室外12芯多模光缆 T : 填充式光缆 12A : 12芯多模光缆
多模光纤(MMF：Multi Mode Fibre)中光的传输如图3：
图3多模光纤
TIA/TIS-568A规范规定的多模光纤电缆的主要特征如表2：
属性 主干段的最大长度 一水平段（到桌面）的最大长度 每段上结点的最大数目 最大衰减 段的最大数目 带有结点的段的最大数目 菊花链集线器的最大数目 缆线类型 连接器 值或特征 2000m 100m 2 850nm波长下传输的衰减为3.75 dB/Km 1300nm波长下传输的衰减为1.5 dB/Km 1024 1024 4 62.5/125μ m ST或SC连接器
5）.盖上光纤熔接机的防风罩,按下 操作键盘上的AUTO键进行熔接.
6.熔接结束后，将光纤热缩套管套移至熔接好的光纤 部位，注意使熔接的部位位于光纤热缩套管的中央。 将光纤热缩套管放到光纤熔接机的加热炉中，按操作 键盘上的“HEAT”键进行加热。
7).将熔接好的光纤盘储在在光纤终端盒 内,并与耦合器相连.
光纤光缆基本常识综述
学习内容 : 一.光纤的基本知识(定义、构造、分 类、特点） 二.光纤通信系统构成 三.光纤连接器简介 四.光纤接连技术 五.光纤型式认别
一 光纤光缆基本知识
1、什么是光纤？
光纤：即光导纤维，是一种传输光 束的细而柔韧的媒质。常见的构成材料 有石英玻璃和一种特制塑料.
光纤通信复习资料必看3
光纤通信延长中继距离入纤功率灵敏度五、计算题1．弱导波阶跃型光纤芯子和包层的折射指数分别为n1=1.5, n2=1.48, 试计算：光纤的数值孔径。
2．上题中，若纤芯半径a=6μm, λ0=1μm, 试计算光纤中传输的模数量。
3．阶跃型光纤，若n1=1.5, λ0=1μm, 若Δ=0.018，当保证单模传输时，光纤芯径取多大？4.已知阶跃光纤的n1=1.62，n2=1.52, 试计算：（1）相对折射率Δ（2）数值孔径5.已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.01，芯子半径a=10μm，波长λ0=1.5μm, 试计算：（1）数值孔径NA （2）归一化频率（3）入射光线的激励角范围6. 已知均匀光纤的n1=1.51，Δ=0.01，工作波长λ0=0.85μm, 当纤芯半径a=25μm，此光纤中传输的导模数是多少？若要实现单模传输，纤芯半径应为多少？7. 已知阶跃型光纤的n1=1.5，Δ=0.5%，λ0=1.3μm, 若光纤中的导模数量N=2，试问至少纤芯半径为多大？8．已知光功率为2.4mw，光波频率为1015Hz,求单位时间传播的光子数。
9．某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备富余度为6 dB，光缆富余度为0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60 km，此时的光缆的衰减系数为多大？10．有622Mbit/s速率的单模光缆传输系统，应用InGaAs-LD，其It<50mA，标称波长为1310nm，光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm, 接收灵敏度为-38dBm, 动态范围≥20dB。
采用的光缆其固有损耗为0.3dB/km, 接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数≤2.0ps/nm·km, 光纤富余度为0.1dB/km。
若考虑1dB色散代价（ε取0.115），5dB 设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少？11、若一个2.5Gbit/s单模光缆通信系统，其系统总体要求如下：系统中采用的激光器为单纵摸激光器，其阈值电流小于50mA，激光器工作于1550nm.光脉冲谱线宽度Δλmax≤1.8nm。
光纤通信复习小结习题单元测试及试题答案
光纤通信一、概论小结一、名词概念1、光纤：光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。
2、光纤通信：光纤通信是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式。
3、光纤通信系统：光纤通信系统是以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信系统。
二、光在电磁波谱中的位置----光也是一种电磁波，只是它的频率比无线电波的频率高得多。
红外线、可见光和紫外线均属于光波的范畴。
1、可见光是人眼能看见的光，其波长范围为：0.39 至0.76 。
2、红外线是人眼看不见的光，其波长范围为：0.76 至300 。
一般分为：（1）近红外区：其波长范围为：0.76 至15 ；（2）中红外区：其波长范围为：15 至25 ；（3）远红外区：其波长范围为：25 至300 ；三、光纤通信所用光波的波长范围（1）光纤通信所用光波的波长范围为0.8 至1.8 ，属于电磁波谱中的近红外区。
（2）在光纤通信中，常将0.8 至0.9 称为短波长，而将0.8 至0.9 称为长波长。
四、光纤通信中常用的低损耗窗口（1）0.85 、1.31 和1.55 左右是光纤通信中常用的三个低损耗窗口。
（2）早期光纤通信系统传输所用的是多模光纤，其工作波长在0.85 的第一个工作窗口。
（3）非色散位移光纤（G.652光纤）工作在1.31 附近的第二个工作窗口。
（4）色散位移光纤（G.653光纤）工作在1.55 附近的第二个工作窗口。
-五、光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下：(1)传输频带极宽，通信容量很大；(2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远；(3)串扰小，信号传输质量高；(4)光纤抗电磁干扰，保密性好；(5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；(6)耐化学腐蚀；(7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富（一）概论习题1、什么是光纤通信？2、光纤的主要作用是什么？3、与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信有何优点？4、为什么说使用光纤通信可以节约大量有色金属？5、为什么说光纤通信具有传输频带宽，通信容量大？6、可见光是人眼能看见的光，其波长范围是多少？7、红外线是人眼看不见的光，其波长范围是多少？8、近红外区：其波长范围是多少？9、光纤通信所用光波的波长范围是多少？10、光纤通信中常用的三个低损耗窗口的中心波长分别是多少（二）单元测试(单项选择题）1 光纤通信指的是：1以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；2 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式；3 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式；4以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。
2光缆
（1）光缆分类的代号及其意义 GY:通信用室（野）外光缆 GM:通信用移动式光缆 GJ:通信用室（局）内光缆 GS:通信用设备内光缆 GH:通信用海底光缆 GT:通信用特殊光缆
（2）加强构件的代号及其意义 无符号：金属加强构件 F：非金属加强构件 （3）派生特征的代号及其意义 光缆结构特征应能表示出缆芯的主要类 型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个 结构特征需要注明时，可用组合代号表示， 其组合代号按下列相应的各代号自上而下 顺序排列。
PE护层 阻水层
骨架式光缆中的光纤置放于塑料骨架的 槽中，槽的横截面可以是V形、U 形或其他合理 的形状，槽的纵向呈螺旋形或正弦形，一个空 槽可放置5~10根一次涂覆光纤。
中心束管式光缆
中心束管式光缆是将树根一次涂覆光纤 或光纤束放入一个大塑料套管中，加强元 件配置在塑料套管周围而构成
束管式结构的光缆近年来得到了较快的 发展。它相当于把松套管扩大为整个缆芯， 成为一个管腔，将光纤集中松放在其中。
敷设方式划分
架空光缆：借助钢绞线等负重介质悬挂
在线杆等位置的光缆。 管道光缆：一般沿管道进行敷设。 直埋光缆：一般用在长途干线中，可以 直接埋 入到规定深度和宽度的缆沟中，有
较好的抗拉伸性能。
按缆芯结构划分
束管光缆：一般小于12芯，放在一根 束管中，按蓝橙绿棕灰白红黑黄紫粉红天 蓝进行排序。多用于局域网。 层绞式光缆：最大可做到288芯。常用 的有4、6、8、12、16、24、32、48、96、 144芯。
什么是光纤通信
利用光导纤维传输光波信号的通信方式， 称为光纤通信。 光纤通信是工作在近红外区，其波长是 0.8～1.8μm，对应的频率为167～375THz。 光纤通信技术的发展十分迅速，已经起 到了举足轻重的地位，发展前景十分广阔
光纤系统设计实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光纤通信系统的基本原理和组成。
2. 掌握光纤通信系统的设计方法和步骤。
3. 熟悉光纤通信系统中的关键设备和技术指标。
4. 培养实际操作能力和分析问题的能力。
二、实验原理光纤通信系统是一种利用光波在光纤中传输信息的通信系统。
其基本原理是：将信息信号转换为光信号，通过光纤传输，再在接收端将光信号转换回信息信号。
光纤通信系统主要由以下几部分组成：1. 光源：产生光信号，如激光器、LED等。
2. 光纤：传输光信号，具有低损耗、宽带宽等特点。
3. 光发射器：将电信号转换为光信号，如调制器。
4. 光接收器：将光信号转换为电信号，如解调器。
5. 光缆：连接各个设备，实现光信号的传输。
三、实验设备1. 光纤通信实验箱2. 光源3. 光纤4. 光发射器5. 光接收器6. 光功率计7. 光谱分析仪8. 计算机及仿真软件四、实验内容1. 光纤通信系统基本组成和原理的学习。
2. 光源的选择和特性测试。
3. 光纤的连接和测试。
4. 光发射器和解调器的连接和测试。
5. 光纤通信系统的性能测试和优化。
五、实验步骤1. 光源选择和特性测试：（1）根据实验要求选择合适的激光器或LED作为光源。
（2）使用光谱分析仪测试光源的波长、光谱宽度、光功率等特性。
2. 光纤的连接和测试：（1）将光纤连接到光源和光接收器上。
（2）使用光功率计测试光纤的损耗和连接处的损耗。
3. 光发射器和解调器的连接和测试：（1）将光发射器和解调器连接到光纤上。
（2）使用光功率计测试光发射器和解调器的输出光功率和接收光功率。
4. 光纤通信系统的性能测试和优化：（1）使用计算机及仿真软件模拟光纤通信系统的性能。
（2）根据测试结果分析系统的性能，找出问题并进行优化。
六、实验结果与分析1. 光源特性测试：激光器的波长为1550nm，光谱宽度为0.1nm，光功率为10mW。
2. 光纤连接测试：光纤连接损耗为0.1dB，连接处的损耗为0.05dB。
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Ground Wire, OPGW)是光纤与电力输送系统的
地线组合而成的通信光缆，已在电力系统的通信
中发挥重要作用。
12
优点五： 泄漏小，
在光纤中传输的光泄漏非常微弱，即使在弯曲地段也 无法窃听。没有专用的特殊工具，光纤不能分接，因此信 息在光纤中传输非常安全。
优点六： 节约金属材料， 有利于资源合理使用
960
1800 960 14000
4
6 50 134
250
166 20 7
9
优点三： 重量轻、 体积小
光纤重量很轻，直径很小。在芯数相同的
条件下，其重量还是比电缆轻得多，体积也小
得多。表 1.6给出了铝 /聚乙烯粘结护套 (LAP) 单 元结构光缆和标准同轴电缆的重量和截面积的 比较。
10
表 1.6 光缆和电缆的重量和截面积比较
15
3.3、光纤与光缆
光纤的结构 光纤的折射率分布 光纤的尺寸 光缆的结构
16
3.3.1、光纤的结构 纤芯 包层 涂敷层 护套
17
光纤与光缆
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。
传输容量(话路)/条 频带（或频率） 960 1800 4kHz 30MHz
光
缆
14000
10～100GHz
8
优点二：传输损耗小，中继距离长
由于信号在传输时要受到损耗，因此每隔一段距 离，就要设置一个“再生中继器”。 通信手段 容量（电话 路数） 中继距离 （km） 1000km中继 器数
小同轴
大同轴 微波 光缆
125
9
125
50
125 62.5
21
光纤与光缆
3.3.4 光缆的结构
层 绞 式
骨 架 式
22
光纤与光缆
23
3.1、光纤通信简介
光纤通信（optical fiber communications）是现代 通信的主要支柱之一，在电信网中起着举足轻重的作用。 作为一门新兴技术，其发展速度之快、应用面之广， 在通信史上罕见的。光纤通信是目前世界上发展最快的领 域，平均每9个月性能翻一番，超过了计算机芯片性能每 18个月翻一番的摩尔定律的一倍。 目前，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设
移动通信和光纤通信系统
演讲者：陈 敢 新
1
主要内容
中国移动娄底地区通信网络系统结构 光纤通信的技术优点 光纤通信系统
2
1、中国移动娄底地区通信网络系统结构
NSS
移动台
BSS：基站子系统
NMC
DPPS
PCS
SEMC
OMC：操作支持子系统 OSS
OSS
BTS MS BSS BTS
传输机
BSC
电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。中国光纤通信也
已进入高速发展阶段．
14
3.2、 光纤通信系统组成
驱动电路 中继器 调制器 光源 光纤 光纤 光电二 极管 放大器 判决器
光发射机
光 纤
光接收机
我们可以认为一个基本光纤通信系统必须包括信源端 的光发射机（光调制设备）、信宿端的光接收机（光解调 设备）和连接它们的光纤介质，如上图所示。
项目
光缆 重量/(kg· m-1) 0.42
8芯
电缆 6.3 光缆 0.42
18 芯
电缆 11
重量比
直径/mm 截面积比
1
21 1
15
47 5
1
21 1
26
65 9.6
11
优点四： 抗电磁干扰性能好
光纤由电绝缘的石英材料制成，光纤通信线
路不受各种电磁场的干扰和闪电雷击的损坏。无 金属光缆非常适合于存在强电磁场干扰的高压电 力线路周围和油田、煤矿等易燃易爆环境中使用。 光 纤 ( 复 合 ) 架 空 地 线 (Optical Fiber Overhead
18
电控精密机械送棒装置 加热电炉 光纤预制棒
激光丝径测量仪 热电偶
装涂覆液用涂覆杯 对滚辊轮
涂覆胶体固化炉 平台
光纤收丝盘
图1 光纤拉丝机外观, 结构与光纤拉制示意图
19
光纤与光缆
3.3.2、光纤的折射率分布
空气
n2
θ
MAX
n1
常用光纤的折射率分布
20
光纤与光缆
3.3.3、 光纤的尺寸
外径一般为 125 um (一根头发平均100 um) 内径： 单模 9 um 多模 50/62.5 um
3
基站系统实物结构图
Um MS
Um MS
天馈子系统
天馈子系统
基站控制器
BSC Abis
移动台
BSC BTS3012 机柜
BTS
环境监控设备 环境监控设备 近端维护台 系统 BTS3012 BTS3012 系统
传输机
近端维护台 远端维护台 远端维护台
4
天线
BTS机柜
基站收发信台
5
BSC机柜
传输机
6
2、光纤通信的技术优点
带宽宽，传输容量大。 传输损耗小，中继距离长 抗干扰性好，保密性强，使用安全 材料资源丰富，可节约金属材料
重量轻，可挠性好，敷设方便
7
优点一：带宽宽，传输容量大
表 1.4 光纤通信与电缆通信传输能力的比较
通信手段 小同轴电缆 中同轴电缆
制造同轴电缆和波导管的铜、铝、铅等金属材料，在 地球上的储存量是有限的；而制造光纤的石英 (SiO2) 在地 球上基本上是取之不尽的材料。制造8km管中同轴电缆，1 km需要120kg铜和500kg铝；而制造8km光纤只需320g石英。 所以，推广光纤通信，有利于地球资源的合理使用。
13
3、光纤通信系统
MSC/VLR NSS
HLR/AUC
EIR NSS：网络子系统 PSTN ISDN PDN
室外基站
中国移动娄底分公司中心机房
BTS：基站收发信台 ；BSC：基站控制器 ；NSS：管理通信业务， 保证MS与相关的公用通信网或与其它MS之间建立通信。 OSS：则提供运营部门一种手段来控制和维护这些实际运行部分。