光信息传输技术
光纤通讯技术的特点及应用
光纤通讯技术的特点及应用光纤通信技术是将信息以光信号的形式传输的一种通信技术。
它具有以下特点：1. 大带宽：光纤通信传输速度快，带宽大，一根光纤可以同时传输大量的数据信息。
光纤的传输速度通常可达到每秒数十亿比特。
2. 高速传输：光信号传输速度非常快，光信号传输速度约为光速的3×10^8m/s，远远超过了其他传输介质。
3. 低损耗：光纤通信具有较低的信号衰减和损耗。
由于光纤具有很好的透光性能，光信号可以在光纤中长距离传输而不会损失很多能量。
4. 抗电磁干扰：光纤通信不受电磁场的干扰，光信号可以在高电压、高电流的环境中稳定传输。
5. 安全性高：光纤通信不会产生电磁辐射和电磁泄漏，难以被窃听、干扰和破坏，信息传输更加安全可靠。
光纤通信技术具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 电信行业：光纤通信技术在电信行业中的应用非常广泛。
光纤通信可以大幅提高通信容量和速度，并且可以适应高速宽带网络的发展。
光纤通信设备已成为电话、移动通信、广播电视等网络传输的重要基础设施。
2. 互联网：光纤通信是互联网的重要支撑技术。
互联网的数据传输主要依靠光纤通信网络。
光纤通信的高速传输和大容量特点可以满足用户对高速、大带宽的需求，支持在线视频、在线游戏等大流量应用。
3. 医疗领域：光纤通信技术在医疗领域有着广泛的应用。
医疗光纤可以用于激光手术、内窥镜、光学成像等医疗仪器设备中，实现对人体内部的显微观察和操作。
4. 环境监测：光纤通信技术可以用于环境监测，比如通过光纤传感器可以实现对大气中的温度、压力、湿度等参数的实时监测，便于环境管理和控制。
5. 工业自动化：光纤通信可以应用于工业自动化控制系统中，实现远距离、高速传输。
例如，在电力系统中，光纤通信可以用于电力监测、保护、故障检测等方面。
6. 军事领域：光纤通信技术在军事领域也有广泛的应用。
军事通信需要快速、安全、可靠的传输方式，光纤通信正好满足这些需求。
光纤传输技术和标准
光纤传输技术和标准光纤传输技术指的是利用光纤作为传输介质，将信息以光信号的形式进行传输的技术。
光纤传输技术具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强、信号损耗小等优点，因此在现代通信、网络和数据中心等领域得到了广泛应用。
一、光纤传输技术概述1. 光纤传输原理光纤传输是利用光的全反射原理，通过光纤内核中的内部反射来传输光信号。
光信号通过内核内的光纤传输，光信号经由光源、光调制器和光接收器进行调制传输。
2. 光纤传输优势光纤传输技术具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强、信号损耗小等特点。
相比传统的铜线传输技术，光纤传输技术具有更高的传输速度和更好的信号稳定性。
3. 光纤传输应用光纤传输技术被广泛应用于通信网络、数据中心、电视信号传输、医疗器械和军事领域等。
其高速、稳定的特性，使其成为现代通信领域不可或缺的基础技术。
二、光纤传输技术标准1. 光纤传输标准组织国际电信联盟（ITU）和国际标准组织（ISO）是制定光纤传输技术标准的主要组织。
它们根据不同应用领域的需求，制定了一系列的标准规范，包括光纤构造、传输参数、接口标准等。
2. 光纤传输标准分类光纤传输标准主要包括光缆、光纤模块、光纤连接器、光纤接口等。
光纤连接器和接口标准主要针对光纤设备之间的连接和通信，而光缆和光纤模块的标准主要考虑光纤传输的物理特性。
3. 光纤传输标准发展趋势随着光纤传输技术的不断发展，其标准也在不断完善和更新。
未来光纤传输标准将更加注重通信网络的智能化、高速化和安全性，同时也会关注环保和可持续发展等方面的标准制定。
三、光纤传输技术挑战与未来发展1. 挑战光纤传输技术在应对大容量、高速率、低延迟和低功耗方面面临挑战。
安全性、环保性等也是光纤传输技术需要解决的问题。
2. 发展趋势未来光纤传输技术将朝着更高的速率、更大的带宽、更高的稳定性、更低的功耗和更好的智能化方向发展。
光纤传输技术还将更加注重网络安全、环保和可持续发展等方面。
结语光纤传输技术作为高速、稳定的传输方式，得到了广泛的应用并且成为通信领域的主要技术。
光纤通信传输技术应用和发展趋势
光纤通信传输技术应用和发展趋势光纤通信传输技术是一种通过光纤传输信息的通信技术，其信号传输速率和容量远远超过了传统的电信号传输技术。
随着信息时代的高速发展，光纤通信传输技术在各个领域的应用也越来越广泛。
本文将从应用和发展趋势两个角度进行分析。
其次，光纤通信传输技术的发展趋势。
随着人们对通信速度和传输容量要求的增加，光纤通信传输技术也在不断创新和发展。
以下是几个光纤通信传输技术发展的趋势：1.高速传输：随着云计算、物联网、5G等新兴技术的兴起，对通信速度和传输容量的要求越来越高。
光纤通信传输技术将不断提高传输速率，预计在不久的将来，将实现TB级别的传输速率。
2.大容量传输：随着高清视频、虚拟现实、增强现实等信息形式的出现，对传输容量的要求也越来越大。
光纤通信传输技术将不断提高带宽，以满足大容量传输的需求。
3.无源光网络：无源光网络是一种无源光纤通信传输技术，它不需要能耗较高的光放大器等设备，可以降低通信系统的能耗。
未来的光纤通信传输技术将更加注重能耗问题，提高系统的能效。
4.光纤传感技术：光纤通信传输技术在其他领域的应用也逐渐展开，例如光纤传感技术。
光纤传感技术通过光纤传输信号，实现对温度、压力、湿度等物理量的监测，具有高精度、高灵敏度等特点。
综上所述，光纤通信传输技术在应用和发展上具有广阔的前景。
随着技术的不断进步和创新，光纤通信传输技术将进一步提高传输速率和容量，满足不断增长的通信需求。
另外，光纤通信传输技术在其他领域的应用也将得到拓展，为智能交通、智能家居、医疗健康等领域的发展提供支撑。
光学技术在信息传输中的应用与发展
光学技术在信息传输中的应用与发展光学技术是一种以光传输信息的技术，具有高速、稳定、安全等特点，目前在信息传输领域已广泛应用。
本文旨在探讨光学技术在信息传输中的应用与发展，并对其未来发展进行展望。
一、光学传输的优势相对于电子传输，光学传输有以下优势：1. 传输速度快电子传输的速度受限于电子的运动速度，而光信号传输的速度可达光速的75%~90%左右，相对于电子传输速度有很大的提升。
2. 传输距离远由于光传输不受电磁干扰，传输距离可以达到几百千米，而电子传输只能传输数百米左右。
3. 安全性高由于光信号的传输不会产生电磁波，不会被窃听和干扰，所以光学传输的安全性相对于电子传输更高。
4. 可靠性高光学器件寿命长，不容易受到外界因素的影响，而电子器件容易受到风险介质等影响而出现传输错误。
二、光学技术在信息传输中的应用1. 光纤通信光纤通信是利用光学纤维传输信息的一种通信方式，它是目前最常用的光学技术之一。
光纤通信具有高速、大带宽、传输距离远等优势，已广泛应用于宽带网络、电视、电话、监控等多个领域。
2. 光学存储光学存储技术是一种利用激光来读写信息的存储技术。
它具有容量大、使用寿命长、数据稳定等优点，被广泛应用于光盘、DVD、蓝光等存储介质中。
3. 光学传感光学传感技术是一种利用光波传输信息进行测试和测量的技术。
它具有应用范围广、精度高、环境适应性好等优点，可应用于环境监测、医疗、军事等领域。
4. 光学成像光学成像技术是一种利用光波进行图像采集和处理的技术。
它具有空间分辨率高、传输速度快等优点，被广泛应用于医学、生物学、工业检测等领域。
三、光学技术发展趋势1. 高速化随着通信需求的不断提高，未来光学传输的速度将会更快。
目前，已经出现了几种传输速度高达100Gb/s以上的光通信系统。
2. 智能化光学技术将与人工智能相结合，未来的光学系统将更加智能化和自主化。
智能化光系统能够自动调节光强、波长等参数，从而更加有效地传输数据。
《光信息传输技术》实验指导书(新)
《光信息传输技术》实验指导书何宁编信息与通信学院2009年12月实验一 光纤及LD 特性测量一．实验目的1．掌握光纤的基本结构和传输特性。
2．了解光纤通信光源的类型及发光机理。
3．掌握光纤及LD 有关特性测量。
二．实验内容及要求1. 光纤损耗特性及连接技术测试。
2．LD 伏安特性测试。
3．LD 电光转换特性测试。
4．LD 调制特性测试。
三．实验原理光纤制造过程是比较复杂的过程，生产光纤的主要材料为石英（SiO 2），其制造流程如图1所示：图1 光纤光缆制造流程图光纤的制作过程一般可分为三个主要步骤：熔炼、拉丝、套塑。
光纤按制作材料不同可分为石英光纤，塑料光纤和氧化物光纤。
按工作波长分为短波光纤（0.85um ），长波长光纤（1.31um ，1.55um ）和超长波长光纤（2um 以上）。
按传输模式分为单模光纤和多模光纤。
光纤接续有固定连接和活动连接两种，固定连接一般用于光缆工程上；活动连接一般用于机与线或机与机之间的连接，是可以拆卸的。
光纤接续损耗主要受以下几个因素的影响，被焊接光纤折射率失配，纤蕊失配，端面的平整度和干净程度等。
光纤传输特性主要有损耗特性和频带特性，光纤损耗特性通常用dB/km 表示，引起光能量衰减的原因有吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
要降低光纤衰减，可采用纯度极高的石英玻璃。
光纤频带特性通常用兆赫千米来表示，说明1Km 光纤所具有的带宽能力，光纤频带特性主要受传光时色散性的影响。
光纤的损耗是决定光纤通信系统传输距离的一个很重要的参数，光纤内的吸收、散射和弯曲、微弯以及护套等因素均可引起光纤传输中光功率的衰减，由于精确地计算光纤损耗极为困难，光纤的损耗通常用实验确定，因此，掌握测量光纤损耗的方法十分重要。
光纤中光信号的传输可用下式表示：L e I P L P 1)()(α-= （1）式中)(I P 是光纤输入功率，)(L P 是光纤长L 处的光功率，1α是功率损耗系数，单位是1/米。
光纤什么原理
光纤什么原理
光纤是一种通过光信号传输信息的技术。
其原理基于光在介质中的传播特性，主要包括全内反射原理和光的波导特性。
全内反射原理是光纤传输信息的核心原理。
光纤通常由两层不同折射率的材料组成，其中外层为低折射率的材料，内层为高折射率的材料。
当光在高折射率内层中垂直入射时，会发生折射现象。
而当入射角度超过临界角时，光就会发生全内反射，完全被反射回高折射率内层内部。
这样可以使光信号通过不断地全内反射而沿着光纤一直传输下去。
光的波导特性是指光在光纤中传播时集中在中心部分进行传输的特性。
光纤内层材料的高折射率和外层材料的低折射率导致了光在光纤内部几乎完全集中在高折射率部分。
这样可以有效减少光信号的损耗和干扰，提高传输效率和质量。
综上所述，光纤传输信息的原理主要包括全内反射原理和光的波导特性。
全内反射保证了光信号在光纤中的传输，而光的波导特性使光信号能够集中在光纤的中心部分进行传输。
这些原理的相互作用使得光纤在信息传输领域有着广泛的应用。
光传输知识点总结
光传输知识点总结一、光传输的基本原理光传输是利用光作为信息传输的一种通信技术。
光传输的基本原理是利用光电器件将电信号转换成光信号，经过光纤进行传输，然后再利用光电器件将光信号转换成电信号。
光传输的基本原理主要包括以下几个方面：1. 光电转换光电转换是通过光电器件将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号。
常见的光电器件有光电二极管（PD）、光电探测器（photodetector）等。
当电信号接入光电二极管时，光电二极管会将电信号转换成光信号输出；当光信号照射到光电探测器上时，光电探测器会将光信号转换成电信号输出。
2. 光纤传输光纤传输是利用光纤对光信号进行传输。
光纤是一种非常细长的光导纤维，可以将光信号进行传输。
光纤通常由芯、包层和包覆层组成。
其中，芯的折射率高于包层，可以使光信号在光纤内部发生全反射而不发生漏光。
光纤传输可以实现长距离传输和高速传输，是光传输技术的重要组成部分。
3. 光电转换光电转换是通过光电器件将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号。
常见的光电器件有光电二极管（PD）、光电探测器（photodetector）等。
当电信号接入光电二极管时，光电二极管会将电信号转换成光信号输出；当光信号照射到光电探测器上时，光电探测器会将光信号转换成电信号输出。
二、光纤通信系统光纤通信系统是利用光纤进行信号传输的通信系统。
光纤通信系统主要包括光发射器、光接收器、光纤传输线路等组成部分。
光发射器是将电信号转换成光信号的设备，光接收器是将光信号转换成电信号的设备。
光纤传输线路则是用来实现光信号传输的通信介质。
光纤通信系统的主要特点包括传输速度快、传输损耗小、传输距离远、抗干扰能力强等优点。
因此，光纤通信系统已经广泛应用于长距离电话通信、光纤网络通信、钻井平台通信等领域。
三、光模式光模式是指光信号在光纤中的传输模式。
光信号可以按照其在光纤中的传输方式分为多种光模式。
光纤通信系统中，常见的光模式包括单模光和多模光。
光纤通信原理及基础知识
光纤通信原理及基础知识光纤通信是一种利用光信号传输信息的通信技术。
它基于光波在光纤中的传输，具有高带宽、低损耗、抗干扰等优点，因此在现代通信领域得到广泛应用。
下面将介绍光纤通信的原理和一些基础知识。
1.光纤通信原理光纤通信的原理基于光的全内反射。
光纤是由一个或多个折射率不同的材料构成，光信号通过光纤中的光核进行传输。
当光信号从一个折射率较高的材料传到折射率较低的材料时，会发生全内反射，光信号会在光纤中沿着光核一直传输。
光纤通信系统主要包括光源、光纤和光接收器三个部分。
光源产生光信号并将其注入光纤中，光纤将光信号传输到目标位置，光接收器将光信号转化为电信号进行处理。
这样就完成了光纤通信的整个过程。
2.光纤类型根据应用场景和使用材料的不同，光纤可以分为多种类型。
常见的光纤类型有单模光纤和多模光纤。
单模光纤（Single-Mode Fiber，SMF）是一种具有较小光纤芯径的光纤，适用于远距离传输。
它可以在光纤中传输一个光模式，具有较低的传输损耗和较小的色散效应。
单模光纤主要用于长距离通信和数据传输。
多模光纤（Multi-Mode Fiber，MMF）是一种具有较大光纤芯径的光纤，适用于短距离传输。
多模光纤可以在光纤中传输多个光模式，但由于折射率不同，不同光模式的传输速度会有差异。
多模光纤主要用于局域网、数据中心等短距离通信场景。
3.光纤连接方式光纤连接主要有两种方式：直连和连接器。
直连是将两根光纤通过激光焊接技术直接连接起来。
直连具有较低的插损和回波损耗，但连接时需要专业操作，一旦连接失败将无法更换。
连接器是将光纤端面抛光并用连接器将两根光纤连接在一起。
连接器具有灵活性，连接和更换方便，但具有一定的插损和回波损耗。
4.光纤通信的关键参数光纤通信中，有几个重要的参数需要关注。
带宽是指光纤传输信号的频率范围。
带宽越大，传输速率越高。
损耗是光信号在光纤中传输时丢失的能量。
损耗越小，信号传输的距离越远。
色散是指光信号在光纤中传输时信号传播速度与光波长之间的关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
体积分数（%）
78.08 20.94 0.93 0.03(变动)
质量分数（%）
75.52 23.15 1.28 0.05
含量很少 ，是成云致雨的必要条件
气 溶 胶
大气中有大量的粒度在 0.03 m到2000 m之间的固态和液态微 粒，它们大致是尘埃、烟粒、微水滴、盐粒以及有机微生物等。 由于这些微粒在大气中的悬浮呈胶溶状态，所以通常又称为大气 6 气溶胶。
32
2 光束在光纤中的传播特性
•光纤内的光线必须满足基本的折射/全反射定律： n0sin0 = n1sinθ= n1cosc，其中，n1sinc = n2。 •当产生全反射时，要求1> c。
（1）阶跃光纤中光束的传播
子午光线
偏斜光线
均匀介质中光线轨迹是直线，光纤的传光机理在于光的全反射。
瑞利和米氏散射的特点 在可见光和近红外波段，光 波长总是远大于大气分子的 线度，这一条件下的散射为 瑞利散射。瑞利散射光的强 度与波长的四次方成反比， 散射光的方向较为分散。 米氏散射光的向前方向比向 后方向的散射强度更强，方 向比较明显。
15
天空为什么是蓝色的，太阳为什么是红色的？
16
气温的垂直 变化特点 随高度的增加而递减， 高度每升高100米，气 温下降0.6℃ 随高度的增加而上升
其他特点 对流运动强烈
与人类活动的关 系
天气现象复杂多 变，与人类关系 最为密切 利于高空飞行， 臭氧层成为人类 生存环境的天然 屏障
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
以水平运动为主
中 间 层
电 离 层 散 逸 层
平流层顶至离地面80千 米
移动反射镜、透射镜式
B、磁光、电光效应式光开关
谢谢
阶跃光纤中与光纤轴成不同夹角的导引光线，在轴向 经过同样距离时，各自走过的光程是不同的。因此， 若有一个光脉冲（含有多种频率的光波）在入射端激 发起各种不同角度的导引光线（光纤色散），那么由 于每根光线经过的光程不同，就会先后到达终端，从 而引起光脉冲宽度的加宽，称为光脉冲的弥散。
光线经过轴向距离L所花的最长和最短时间差为：
9
（1）大气吸收 光在大气中传输时，由于大气的分子和气溶胶等的吸 收作用而减弱的现象。
分子的吸收特性强烈的依赖于光波的频率。
10
大 气 分 子 吸 收
对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收， 光波几乎无法通过。
11
大气窗口
根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八 个区段，将透过率较高的波段称为“大气窗口”。在这 些窗口之内，大气分子呈现弱吸收。目前常用的激光波 长都处于这些窗口之内。
按光纤折射率分布特点划分，主要分为阶跃光纤和渐变光纤。
按光波模式（即电磁波类型）划分，可分为多模光纤和单模光纤 。 多模光纤：纤芯内传输多个模式的光波，纤芯直径较大（50 m左右） 适用于中容量、中距离通信。 单模光纤：纤芯内只传输一个最低模式的光波，纤芯直径很小（几个 m ），适用于大容量、长距离通信。
可见，光脉冲弥散正比于，（NA）愈小， 就愈小。
（2）渐变光纤中光束的传播
g－纤芯折射率分布指数
传导光线轨迹呈近似正弦规律变化。
θ0＝0
ri＝0
不同入射角相应的光线，虽然经历的路程不同，但是 最终都会聚在一点上，这种现象称为自聚焦效应。
光线经过单位轴向长度所用的时间称为群迟延，在非 均匀介质中，光线的轨迹是弯曲的。沿光线轨迹经过 距离s所用的时间为
1 2
合波器
2
耦合器 (4端口)
1 2
1
分波器
2
（3） 光隔离器
光隔离器是一种只允许光波往一个方向传播，阻止光波 往其他方向特别是反方向传输的一种无源器件。
47
光 隔 离 器 的 原 理
起偏器 外加磁场
450
解偏器
外加磁场
48
（4）光开关
A、机械式光开关
电磁驱动、压电陶瓷驱动等
（3）空间相位起伏
光束产生漂移的同时，在接收面上的到达角也因湍流影响而随 机起伏，像点就不能聚焦在焦平面的同一个位臵上，这个现象 称为像点抖动，也即波前（相位）相对于接收面的倾斜产生随 机起伏。
哈 勃 望 远 镜 观 测 的 星 云 图
25
自适应光学
Adaptive Optics
自适应光学的控制系统是一台 专门的计算机，它通过分析由 波前传感器采集的数据来对镜 面的形状做出修正。分析必须 在极短的时间内完成（0.5到1 毫秒内），不然大气情况的改 变将使系统的改正因延误而产 生错误。
大气湍流导致的空气折射率不均匀会引起的光波振幅和相位起伏。 21
（1）大气闪烁
光束强度在时间和空间上随机起伏，光强忽大忽小，即所谓光 束强度闪烁。
（2） 光束的弯曲和漂移
在接收平面上，光斑位臵以某个统计平均 位臵为中心，发生快速的随机性跳动（其 频率可由数赫到数十赫），此现象称为光 束漂移。若将光束视为一体，经过若干分 钟会发现，其平均方向明显变化，这种慢 漂移亦称为光束弯曲。
最大的群迟延差
41
3 光纤损耗特性
若Pi、Po分别为光纤的输入、输出光功率，L是光纤 长度。衰减系数定义为单位长度光纤光功率衰减的 分贝数，即
光纤衰减主要来源于吸收损耗和散射损耗。
（1）吸收损耗
a .本征吸收损耗： 红外吸收带 紫外吸收带 b.杂质吸收损耗： 过渡金属离子吸收 氢氧根离子吸收
中间层顶到离地面约800 千米 离地面800千米以上
随高度增加而降低 大部分气体以离 子状态存在 电离层能反射无 线电波，有利于 无线电短波通信
随高度增加急剧上升
空气十分稀薄，常有大气粒子散逸到星际 空间
干洁空气的主要成分(25 千米以下)
气体成分
氮(N2) 氧(O2) 大气分子 氩(Ar) 二氧化碳(CO2) 水汽(H2O) 气溶胶 杂质
自 适 应 光 学 改 正 过 程
27
自适应光学改正前后的图片对比
28
29
1 光纤的基本概念
（1）光纤的基本结构 光纤是一种能够传输光频电磁波的介质波导，它由纤芯、包层 和护套三部分组成。
为了使纤芯能够远距离传光，构成光纤的必要条件是纤芯的折 射率必须大于包层的折射率。
（2）光纤的分类
按纤芯和包层材料划分，可分为石英光纤和塑料光纤。
19
云为什么是红色或橙色的？
云的顏色还取决于照射在云上的光的顏色。在日落时，当阳光 穿过厚厚的大气层和尘埃顆粒后，蓝光等短波长的光以瑞利散 射方式散射，只剩下红到橙色或红色的光。云反射这些未被散 射的红色或橙色光，并呈现这些颜色。
20
3 大气湍流效应
大 气 湍 流
大气湍流是大气中一种不规则的随机运动，它是由各种尺度的 旋涡连续分布叠加而成，旋涡尺度大的可达数百米，最小尺度 约为1毫米 。湍流每一点上的压强、速度、温度等物理特性等 随机变化 。
12
（2）大气散射
大气中总存在着局部的密度与平均密度统计性的偏 离—密度起伏，破坏了大气的光学均匀性，一部分光 能量会向其他方向传播，从而导致光在各个方向上的 散射。
散 射 的 类 型
2 a ka 0.3
2 a ka 0.3
Rayleigh Scatter
Mie-Debye Scatter
云是什么颜色？
光的米氏散射
云的颜色
17
云为什么是白色的？
云中的水滴或冰晶的大小，足以令各种波长（不同颜色）的 可见光强烈地散射。由于光在大量水滴或冰晶之间向各个方 向作出多重散射，并对可见光只有微弱吸收，所以散射后的 光包含各种可见光波长，并组成我们所看见的白色。
18
云为什么是灰色或暗色的？
當云越来越厚时，更多的阳光会被反射或吸收，愈來愈少的阳 光可以穿透云层。由于很少阳光可以到达云层底部，导致地面 观察者看到的阳光大为减少，所以云层呈灰色或暗色。
（2）散射损耗
a .瑞利散射损耗：光波照射到比光波波长还要小 的不均匀微粒时，光波将向四面八方折射。 b.结构不完善散射损耗：光纤制造过程中，由于 光纤结构存在缺陷而引起的损耗。 c.非线性效应散射损耗：受激光散射、非线性折 射、四波混频。
4 几种典型的无源光波导器件
（1）光纤连接器
实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件。
光纤连接器由三个部分组成的：两个配合插头和 一个耦合管。两个插头装进两根光纤尾端；耦合 管起对准套管的作用。
（2）光耦合器 光纤耦合器的功能是实现光信号的分路/合路，就是把 一个输入的光信号分配给多个输出或者把多个输入的光 信号组合成一个输出。
分路器 (3端口) N星型耦合器 （多端口）
1
合路器 (3端口)
本讲主要内容
光信息在自由空间（大气）的传输
• 大气衰减
• 大气湍流
光信息在光纤中的传输
•光纤的基本概念 •光束在光纤中的传播特性 •光纤损耗特性
•几种典型的无源光波导器件
1 大气层的结构
地球
大气层结构
大气层的组成及其性质
大气 分层
对 流 层 平 流 层 特点
高度范围
低纬：16-18千米 中纬：10-12千米 高纬：7-8千米 对流层顶至50-60千米
光波在大气中传播时，大气气体分子及气溶胶的吸收和散射会 引起的光束能量衰减。
7
2 大气衰减
激光在大气中传播时，一部分光能量被吸收而转变为其他形式 的能量（如热能等），一部分能量被散射而偏离原来的传播方 向（即辐射能量空间重新分配）。 吸收和散射的总效果使传输光能量出现衰减。
衰减系数描述了吸收和散射两种独立物理过程对传播 光能量的影响， km和m分别为分子的吸收和散射系数； ka和a分别大气气溶胶的吸收和散射系数。 大气衰减的朗伯定律，表明光强随传输距离的增加呈 指数规律衰减。