光纤的传输特性
光纤通信重要知识点总结
光纤通信重要知识点总结光纤通信是指利用光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。
光纤通信具有高带宽、长传输距离、低损耗和抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。
下面是光纤通信的重要知识点总结：1.光纤的组成与结构：光纤主要由芯、包层和包衣组成。
芯是光信号传输的区域，通常由高折射率的材料制成；包层是用低折射率材料包围芯，起到光信号在纤芯内反射传播的作用；包衣是保护光纤的外层，通常由聚合物材料制成。
2.光纤的工作原理：光信号通过光纤的内部反射传播。
当光线从纤芯射入包层界面时，根据全反射原理，光线会完全反射回纤芯内部，从而沿着光纤传输。
通过控制入射角度和光纤材料的折射率可实现光信号的传输和传播。
3.光纤的传输特性：光纤具有高带宽、低损耗和低延迟等优点。
由于采用了光的传输方式，能够实现高速率的数据传输，大大提高了通信的速度和容量。
光纤的损耗非常低，可以在长距离范围内传输信号，而且几乎不受电磁干扰和信号衰减影响。
同时，光信号在光纤中的传输速度非常快，几乎接近光速，因此具有低延迟特性。
4.光纤通信系统的组成：光纤通信系统一般由光源、调制器、光纤传输介质、光解调器和接收器等组成。
光源可以是激光器或发光二极管等，用来产生光信号。
调制器用来将电信号转换成光信号，例如使用调制技术将数字信号转换成光脉冲信号。
光解调器则将光信号转换为电信号，通常使用光电二极管或光电探测器等光电转换器件。
接收器接收到光信号后进行信号处理和解码，将其转化为原始的电信号。
5.光纤通信的调制技术：光纤通信中常用的调制技术包括直接调制和外调制两种。
直接调制是通过改变激光器的电流或电压来实现光信号的调制，简单且成本低，但调制深度较浅。
外调制则是利用外部器件（如调制器）来对光信号进行调制，可以实现高深度的调制，但需要较复杂的设备和技术。
6.光纤通信网络的结构：光纤通信网络一般采用分布式结构或集中式结构。
分布式结构中，光纤纷纱采用星型或网状拓扑结构连接各个用户，每个用户都连接到一个光纤节点。
光纤通信的基本原理
光纤通信的基本原理光纤通信是一种通过光信号传输信息的通信技术，其基本原理是利用光的衍射和反射特性在光纤中传输信号。
相对于传统的电信号传输方式，光纤通信具有更大的带宽和更高的传输速度，成为现代通信领域的重要技术。
一、光的传播特性光的传播特性是光纤通信的基石。
光可以沿直线传播，遵循光的衍射和反射原理。
当光遇到边界时，会发生折射和反射，使光能在光纤中传输。
二、光纤的结构与工作原理光纤由纤芯和包层组成，其中纤芯是光信号的传输介质，包层则起到光的泄漏和保护作用。
当光信号进入光纤时，会在纤芯中传播，并通过光的衍射和反射在光纤中不断传输，直到到达目的地。
三、光的调制与解调为了在光纤中传输信息，需要将电信号转换成光信号进行调制。
光的调制有直接调制和间接调制两种方式。
直接调制是通过改变光源的电流或电压来改变光的强度，间接调制则是通过改变光的相位或频率来调制光信号。
解调则是将光信号转换回电信号，以便接收方进行处理和解析。
解调可以通过光探测器，如光电二极管、光电转换器等实现，将光信号转换为电信号。
四、光的放大与传输在光纤通信中，需要保证光信号能够在长距离传输而不损失太多信号强度。
为了解决光信号的衰减问题，光纤通信系统采用光纤放大器对光信号进行放大。
光纤放大器通过掺入掺杂物改变光纤中的折射率，使光信号在光纤中传输时得到补偿。
常见的光纤放大器有光纤放大器、光纤激光器等。
通过光的放大，光信号可以在光纤中传输较长距离。
五、光纤通信的优点与应用相对于传统的电信号传输方式，光纤通信具有很多优点。
首先，光纤通信具有更大的传输带宽和更高的传输速度，能够满足大容量、高速率的通信需求。
其次，光纤通信不受电磁干扰，信号传输稳定可靠。
另外，光纤通信具有小尺寸、轻量化的特点，便于安装和维护。
光纤通信广泛应用于各个领域，如电信、互联网、有线电视等。
特别是在互联网普及和数据传输需求增长的背景下，光纤通信在数据中心、企业网络、移动通信等领域发挥着重要作用。
光纤-光缆及其传输特性
光纤\光缆及其传输特性摘要:在广播电视传输网中,同轴电缆传输系统具有设备简单投资少,接入用户方便,因此它在广播电视传输网的接入网部分和小区域的用户中得到了广泛的应用。
但对于远距离传输而言,同轴电缆传输系统就曝露出致命的弱点。
而光纤的出现恰好弥补了这一缺陷,由于光信号在光缆中的传输衰减极小,很小的光功率便可以在光缆中将其传到很远的地方。
因此光纤在现代社会中被广泛应用。
现就光纤、光缆的概念及其传输特性做一介绍。
关键词:光纤、光缆、传输损耗、传输带宽、光纤性能参数1、光纤光纤是用于传导光的介质光波导。
为了能对光信号进行远距离传输,光纤必须具有两个功能:(1)必须具有较低损耗。
(2)必须满足光波导条件。
为了实现这一功能,光纤通常由纤芯和包层两个二氧化硅层组成,包层的折射率必须小于纤芯的折射率,这样在包层与限制你的临界面便形成一个封闭的全反射面,保证了从纤芯向外射出的光能被完全反射回纤芯。
光纤按其传输光波的模式,可分为多模光纤和单模光纤。
光信号是一种特殊的电磁波,它在光纤中传播与电磁波在电波导中传输一样,同样存在着模式的问题。
多模光纤可以允许光信号以多模式传播,而单模光纤只允许光以基模一种模式传播。
多模光纤中,由于多种模式的光信号传播速度不同,而引起时域脉冲展宽,使其信道带宽受到限制。
由于单模光纤只能传输一种单一模式,所以具有很大的信道带宽。
因此,单模光纤被广泛应用于现代通讯系统中。
2、光缆若将若干根光纤并行使用把它们以一定的形式组合到一起,在其外部加以各种保护套便形成了光缆。
通常使用的架空和直埋式光缆有两种结构形式:中心束管式和层绞式。
中心束管式光缆,使用于光纤芯数较少的场合。
通常12 芯以下光缆使用这种结构形式。
中心束光缆就是将所需数量的光纤并行装入充满纤膏的束管内,形成中心束管。
束管内的光纤可以在纤膏内活动,这样的结构称为松套式结构。
3、光纤的传输特性光纤的传输特性包括传输损耗、光纤的传输带宽以及光纤传输性能参数。
光的全反射和光纤的传输特性
光的全反射和光纤的传输特性光的全反射是光在从一种介质进入另一种折射率较小的介质时，遇到临界角时发生的现象。
在这种情况下，光线完全被反射回原来的介质中，而不发生折射。
这一现象在光纤的传输中起着重要的作用，使得光能够在光纤中长距离传输。
在光的全反射现象中，有两个关键概念：临界角和折射率。
临界角是指光从光密介质向光疏介质射入时，介质之间的界面上光线的入射角度。
当入射角度小于临界角时，光会发生折射；但是当入射角度大于等于临界角时，光则会完全被反射回原来的介质中。
而折射率则是描述光线在不同介质中传播时的速度变化情况，不同介质的折射率不同，折射率较大的介质光速度较慢。
光纤的传输特性主要依靠光的全反射来实现。
光纤是一种由光导纤维制成的细长管道，能够将光信号传输到远距离的地方。
光纤的核心是由高折射率的材料制成，而外部则是由低折射率的材料制成。
当光信号经过光纤的入射面时，光线会以入射角小于临界角的方式射入光纤中。
然后，光线在光纤中发生多次全反射，保持在光纤内部的传输。
由于光的全反射现象，光信号能够在光纤中一直传输下去，而不会发生大量的能量损失。
光纤的传输特性使得它在通信领域中有着广泛的应用。
与传统的铜缆相比，光纤传输具有很多优势。
首先，光纤的传输速度非常快，远高于铜缆。
光纤的信号传输速度接近光速，因此能够在瞬间将大量数据传输出去。
此外，光纤的传输距离远，光信号在光纤中传输时几乎没有能量损失，使得信号可以长距离传输。
这使得光纤在电信网络中能够实现远距离通信，极大地拓展了通信的范围。
另外，光纤还具有抗干扰性强、安全性高等优点，使得它在保密通信领域得到广泛应用。
光纤的应用不仅局限于通信领域，还涉及到其他许多领域。
例如，医疗领域中的内窥镜采用了光纤技术，使得医生能够通过光纤将图像传输到显示屏上，用于诊断和治疗。
此外，工业领域中的光纤传感技术也得到了广泛应用，可以监测和测量各种参数，如温度、压力等。
光纤传感技术能够实现高精度的测量，并且由于光纤的柔性和耐腐蚀性，使得它在工业环境中具有更广泛的应用前景。
光纤的特性
6. 2 量规R口公差带
• 制造公差和通规公差带位置要素Z是综合考虑了量规的制造工艺水平 和一定的使用寿命，按工件的基本尺寸、公差等级给出的。具体数值 见表6.1。
• 2.验收号规
• 检验部门或用户验收产品时所用的量规。在量规国家标准中，没有单 独规定验收量规的公差带，但规定了量规的使用顺序。
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6. 3 量规设计
• (2)计算工作量规的极限偏差 • ①φ20 H7孔用塞规 • 通规 上偏差=EI+Z+T/2=0+0.0034+0.0012=+0.0046(mm) • 下偏差=EI+Z-T/2=0+0.0034-0.0012=+0.0022(mm) • 磨损极限=EI=0 • 止规 上偏差=ES=+0.0021mm • 下偏差=ES-T=0.021-0.0024=+0.0186(mm)
• 必须指出，只有在保证被检验工件的形状误差不致影响配合性质的前 提下，才允许使用偏离极限尺寸判断原则的量规。
• 选用量规结构型式时,必须考虑工件结构、大小、产量和检验效率等, 图6. 3给出了量规的型式及其应用。
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6. 3 量规设计
• 2.量规极限偏差的计算
• 例6. 1计算φ20H7/f6孔、轴用工作量规的极限偏差 • 解:首先确定被测孔、轴的极限偏差。查第2章极限与配合标准，φ20
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4.1
• 上两式表明，影响光纤系统传输、透过性能的是总损耗。若仅从进入 光纤的光功率考虑计算，即将光纤内的衰减与系统中的耦合损耗分开，
• 在科学研究与工程实用中，通常用对数分贝的标度来定义、计算光纤 的损耗(衰减)。如光纤长度为L，输入光功率为Pin，输出光功率为 Pout，则损耗是量度输出与输入光功率比Pout/Pin 用对数分贝标度方法，则光纤的损耗(衰减)系数A可以用如下单位长 度( km )光纤光功率衰减的分贝数来定义：
《光纤的传输特性》PPT课件
5
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非本征吸收
原材料将在光纤的制造过程中引入杂质，带来较 强的非本征吸收。有害杂质主要有过渡金属离子， 如铁、钴、镍、铜、锰、铬等金属离子和OH－。
OH－吸收峰
6
解决方法： (1)对制造光纤的材料进 行严格的化学提纯，比 如材料达到 99.9999999%的纯度 (2)制造工艺上改进，如 避免使用氢氧焰加热(汽 相轴向沉积法)
0.26
因此可以算出在1320 nm处， 波导色散为：
D w()n c2Vdd 2(V V 2)b1.9
24
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标准单模光纤总的模内色散
一般来说材料色散的影响大于波导色散： |Dm| > |Dw|
DDmDw
1320
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模间色散
多模光纤中不同导模具有不同的传播路径和速度导致了 模间色散。
导致的后果： 造成能量辐射损耗
低阶模功率耦合到高阶模
高阶模功率损耗
减小微弯的一种办法是在光纤外面一层弹性保护套
12
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宏弯和微弯对损耗的附加影响
基本损耗 宏弯损耗
微弯 损耗
光纤弯曲带来额外损耗
V2 an1 2n2 21/22 aNA
增加，V减少
13
弯曲损耗随模场直径增加显著增加
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PMD 对传输的影响
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色散对传输带宽的影响：宽谱光源
比较大的时候，单模光纤带宽：
BSMF1 /T 41D /4L GH z
例：考虑一个工作在1550 nm的系统，光源谱宽为15 nm，使用 标准单模光纤D = 17 ps/km·nm，那么系统带宽和距离乘积：
11.2 光纤的传输特点.
由于光纤是一种传输媒介,它可以像一般铜缆线,传送电话通话或电脑数据等资料,所不同的 是,光纤传送的是光信号而非电信号，光纤传输具有同轴电缆无法比拟的优பைடு நூலகம்而成为远距离 信息传输的首选设备。因此,光纤具有很多独特的优点。
（1）传输损耗低 损耗是传输介质的重要特性，它只决定了传输信号所需中继的距离。 （2）传输频带宽 光纤的频宽可达1GHz以上。 （3）抗干扰性强 光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电 波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤其是强电干扰。 （4）安全性能高 光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤无法像电缆一样进行窃 听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此安全性更强。 （5）重量轻，机械性能好 光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会 因为芯数增加而成倍增长，而电缆的重量一般都与外径成正比。 （6）光纤传输寿命长，普通视频线缆最多10-15年，光缆的使用寿命长达30-50年。
光纤的特点及其原理介绍
光纤的特点及其原理介绍光纤是一种通过光信号进行信息传输的传输介质，具有以下特点：1.高带宽：光纤传输带宽远远高于传统的铜质电缆，可以同时传输大量的数据信号。
2.长传输距离：光纤传输的衰减非常小，在传输距离上远大于铜质电缆，可以覆盖更广泛的区域。
3.抗干扰能力强：光纤传输不受电磁干扰影响，可以在高电压、强电场和强磁场等环境下稳定传输。
4.体积小、重量轻：与传统的铜质电缆相比，光纤可以大大减少传输设备的体积和重量，方便安装和维护。
5.安全性高：光纤传输的光信号难以窃听和干扰，提供了更高的传输安全性。
6.灵活性好：光纤具有较大的弯曲半径和柔韧性，可以适应复杂的网络布线环境。
光纤传输的基本原理是基于光的全反射效应。
光是一种电磁波，在光密介质（如玻璃）与光疏介质（如空气）之间传播时，当入射角大于临界角时，光会发生全反射，完全被反射回原介质内部。
光纤由两部分构成：光纤芯和包层。
光纤芯是传输光信号的中心部分，一般由高纯度的玻璃或塑料制成。
包层则是用来反射光信号的辅助层，一般由折射率较低的材料制成。
光纤传输的过程如下：1.发光器：发光器将电信号转化为光信号，发射到光纤芯中。
2.光信号传输：光信号沿着光纤内部的纤芯进行传输，通过不断发生全反射而在光纤中保持传播。
3.接收器：光信号到达目的地后，通过接收器将光信号转化为电信号。
在光纤传输过程中，还存在着一些衰减和失真的现象，主要包括：1.光衰减：光信号在光纤中传播时会发生衰减，衰减主要由光纤本身的材料和结构等因素引起。
2.线性色散：不同频率的光信号在光纤中传输速度不同，导致信号畸变。
3.模式间色散：由于纤芯的不规则形状，不同传输模式的光信号传播速度不同，也会导致信号畸变。
为了克服这些问题，光纤传输系统中通常会采用增强技术，如：1.信号放大器：使用光放大器对衰减的光信号进行放大，使其能够更远距离传输。
2.色散补偿：通过在光纤中引入特定的材料和结构，减少线性和模式间色散，保持信号的准确传输。
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光纤的传输特性
光纤的传输特性包括损耗、色散、衰减、偏振和非线性效应等，其中，损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
损耗限制系统的传输距离，色散限制系统的传输容量。
（1）光纤的损耗特性。
在光发射机和接收机之间由光缆吸收、反射、散射和辐射的信号功率被认为是损耗。
光纤损耗是光纤传输系统中限制中继距离的主要因素之一。
下表列出了3种石英光纤的典型损耗值。
（2）光纤的色散特性。
色散是光纤的一个重要参数，它会引起传输信号的畸变，使通信质量变差，限制通信容量与距离，特别是对高速和长距离光纤通信系统的影响更为突出。
光纤色散的产生涉及多方面的原因，这里只介绍模式色散、材料色散和波导色散。
①模式色散。
模式色散是指光在多模光纤中传输时会存在许多种传播模式，因为每种传播模式在传输过程中都具有不同的轴向传输速度，所以虽然在输入端同时发送光脉冲信号，但光脉冲信号到达接收端的时间却不同，于是产生了时延，使光脉冲发生展宽与畸变。
②材料色散。
材料色散是由构成纤芯的材料对不同波长的光波所呈现的不同折射率造成的，波长短则折射率大，波长长则折射率小。
就目前的技术水平而言，光源尚不能达到严格单频发射的程度，因此无论谱线宽度多么狭窄的光源器件，它所发出的光也会包含多根谱线（多种频率成分），只不过光波长的数量以及各光波长的功率所占的比例不同而已。
每根谱线都会受到光纤色散的作用，而接收端不可能对每根谱线受光纤色散作用所造成的畸变进行理想均衡，故会产生脉冲展宽现象。
③波导色散。
波导色散是指由光纤的波导结构对不同波长的光产生的色散作用。
波导结构是指光纤的纤芯与包层直径的大小、光纤的横截面折射率分布规律等。
这种色散通常很小，可以忽略不计。