光电子技术光纤和光纤技术简介共54页
光纤的概念和技术简介
光纤的概念和技术简介背景介绍1881年,亚历山大·格雷厄姆·贝尔成功传输声音信号光线。
“发射器”是一面镜子,反射的光在它上面产生振动，发出略有不同的声音。
接收器是一块硒,它有一个电阻对光线很敏感。
贝尔称他的发明为“光”,认为这是注定要成为他一生中最大的成就。
尽管贝尔发明的原理性质,作为光通信系统里面成功运作的所有必需的组件:一个发射机将交流信号转换成一个光源,光接收器接受并把它转换成一个可读的(电子)信号;以及媒介携带光从一点到另一点。
在设计一个光纤通信系统时,贝尔最大的障碍不是发射机或接收机,而是作为媒体的光必须能够传递,户外太阳光束的传播显然不能胜任这份工作。
快进到1970年,当终于实现产生一个商业上可行的光通信技术。
就像贝尔教授,主要还是集中在传输媒体的发明能够携带光信号长距离水平可以接受的衰减(功率损耗)。
在传输途中,光脉冲失去一些能量。
研究人员可接受的损失值为20 db/公里或更少。
也就是1%的光进入媒体仍将在1公里中“传输”。
在1970年初,康宁玻璃的科学家们成功地开发了一种玻璃纤维，其损失20 db/公里,而在70年末杜邦公司推出第一个小直径丙烯酸纤维具有类似衰减。
商业应用的光纤之后很快运用起来。
电话公司迅速开始取代铜线骨干光纤线在两个地区、在长途电话系统以及城际电信系统。
有线电视公司也开始将光纤集成到电缆系统带宽升级干线连接中央办公室和区域中心或节点。
许多学院,大学,写字楼,工厂也开始利用光纤互连大型机和局域网络计算系统——无论是增加带宽,也为了提高可靠性的日益复杂的计算机网络。
在同一时期，光纤在航空电子设备和其他军事航空航天也得到应用。
1976年美国空军更换线束的a-7飞机的所有光学数据链路的机载光技术项目(在空中):302电缆,1200多米长,体重在40000克被替换为12纤维,76米长,体重低于1700克。
今天,使用光纤系统进行数字化视频、语音和数据是常见的。
光电子技术基础
光电子技术基础•光电子技术概述•光源与光辐射•光电探测器与光电转换目录•光学系统与光路设计•光电子器件与工艺•光电子技术应用实例光电子技术概述01CATALOGUE光电子技术的定义与发展光电子技术的定义光电子技术是研究光与电子相互作用及其应用的科学领域，涉及光的产生、传输、调制、检测和处理等方面。
光电子技术的发展历程自20世纪初爱因斯坦提出光电效应以来，光电子技术经历了从基础研究到应用研究的逐步发展，现已成为现代科技领域的重要分支。
光电子技术在通信领域的应用主要包括光纤通信、无线通信和卫星通信等，实现了高速、大容量的数据传输。
通信领域光电子技术在显示技术方面的应用如液晶显示、有机发光显示等，为现代电子产品提供了丰富多彩的视觉体验。
显示技术光电子技术在太阳能利用、光伏发电等领域的应用，为可再生能源的开发和利用提供了技术支持。
能源领域光电子技术在生物医学领域的应用如光学成像、光动力疗法等，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。
生物医学随着微电子技术的发展，光电子器件将越来越微型化、集成化，实现更高的性能和更小的体积。
微型化与集成化人工智能和自动化技术的引入将进一步提高光电子系统的智能化水平，实现更高效的运行和管理。
智能化与自动化环保意识的提高将推动光电子技术向更环保的方向发展，如开发低能耗、无污染的光电子器件和系统等。
绿色环保光电子技术与材料科学、生物医学等学科的融合将产生更多的交叉学科和创新应用。
跨学科融合光源与光辐射02CATALOGUE利用物体加热到高温后产生的热辐射发光，如白炽灯、卤钨灯等。
具有连续光谱、色温低、显色性好等特点。
热辐射光源利用气体放电时产生的可见光辐射发光，如荧光灯、高压汞灯等。
具有高效、节能、长寿命等优点。
气体放电光源利用固体发光材料在电场或光场激发下产生的发光现象，如LED 、OLED 等。
具有节能环保、响应速度快、可调控性强等特点。
固体发光光源光源的种类与特性表示光源发出的总光能量，单位是流明（lm ）。
光纤技术及应用课件
光纤技术的应用领域
科研领域：光纤激光 器、光纤显微镜等
6
能源领域：光纤能源 传输、光纤太阳能等
5
国防领域：光纤制导、 光纤雷达等
4
1
通信领域：光纤通信、 光纤网络、光纤传输等
2
医疗领域：光纤内窥镜、 光纤手术刀等
3
工业领域：光纤传感器、 光纤测量仪器等
光纤的结构
✓ 光纤芯：传输光信号的
光的全反射：当光线 从光纤的一端进入， 在纤芯和包层之间发 生全反射，使光信号 在光纤中传播
光纤的损耗：由于光 纤材料的吸收和散射， 光信号在光纤中传播 时会产生损耗
光纤的传输速率：光 纤的传输速率取决于 光纤的带宽和信号的 调制方式，目前光纤 的传输速率可以达到 100Gbps以上
光纤的传输特性
03
克服技术难题 机遇：光纤技术的发展可以带动相关
04
产业的发展，创造就业机会
光纤技术的应用前景
5G通信：光纤技术在5G通信
A
中发挥重要作用，提高通信速
度和质量
B
物联网：光纤技术在物联网中 广泛应用，实现万物互联
智能电网：光纤技术在智能电
C
网中用于电力传输和控制，提
高电网效率和安全性
自动驾驶：光纤技术在自动驾
光纤技术及应用课件
目录
01. 光纤技术的发展 02. 光纤技术的原理 03. 光纤技术的应用 04. 光纤技术的发展趋势
光纤技术的起源
01
02
03
04
1966年，高锟 提出光纤通信理
论
1970年，美国 康宁公司制造出
第一根光纤
1976年，美国 贝尔实验室实现
光纤通信实验
光纤技术基础(单模光纤)
5G/6G移动通信
单模光纤作为5G/6G移动通信网络的重要传输媒介，可实现低时延、 高可靠性的通信服务。
传感领域的应用
光纤传感器
利用单模光纤的传光性能和抗干扰能力，可制成高灵敏度、高精度的光纤传感器，应用于温度、压力、应变等物 理量的测量。
光信号的传输质量产生影响。
03 单模光纤的制造工艺
预制棒制备
气相沉积法
利用高温将四氯化硅等原料气体在纯 净的石英管内进行化学反应，生成一 层层的玻璃微粒，逐渐形成透明的石 英玻璃棒。
溶液法
将高纯度的石英砂溶解在特定的溶剂 中，通过控制温度和压力等条件，使 溶液中的石英析出并沉积在石英管内 壁上，形成预制棒。
使用近场扫描显微镜或远场扫描显微 镜进行测试。
其他测试方法
还包括偏振模色散（PMD）测试、 回波损耗（RL）测试等，用于全面 评估单模光纤的性能指标。
05 单模光纤的应用及市场前 景
通信领域的应用
长距离通信
单模光纤具有低损耗、高带宽的特性，适用于长距离的光纤通信， 如跨洋光缆、城际光缆等。
高速数据传输
故障排查与维护保养
故障定位与排查
利用光时域反射仪（OTDR）等测试设备对光纤进行故障定位和 排查。
清洁与保养
定期对光纤连接器和端面进行清洁，保持干燥、无尘的环境。
备份与替换
对于关键部位的光纤，建议备份并标记好替换光纤，以便在故障时 及时更换。
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绿色环保成为重要发展方向
环保意识的提高将促使单模光纤产业 向更加环保的方向发展，如无卤素光 纤、生物降解光纤等。
光纤的基本知识及应用PPT(最新版)
B、光纤检测：
光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障 因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要 分为人工简易测量和精密仪器测量。
a.人工简易测量：
这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分 辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可 见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简 便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。
6.光纤的应用
人类社会现在已发展到了信息社会，声音、图 象和数据等信息的交流量非常大。以前的通讯手 段已经不能满足现在的要求，而光纤通讯以其信 息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段 距离长等优点得到广泛应用。其应用领域遍及通 讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算 机等行业，并正在向更广更深的层次发展。
FC
SC
SC-LC SC-SLCC LC
SC-SC
SC
SC
SC-ST
SC
ST
ST-ST
ST
ST
ST-LC
LC
ST
ST-SC
二、光缆的结构特点、种类 及型号的命名方法
一、光缆结构的特点
光缆的结构与电缆大致相同，但由于 光纤材料的性质和传光特性，所以其结构 与电缆又有不同之处。其特点如下：
膏时，防水效果较好，但连接时防水软膏 （2）它可以用一次涂覆光纤直接放置于骨架槽内，省去二次涂覆过程。
5/125μm，美国标准
的清除比较困难。采用防水带（粉）时， 31μm波长处的衰减值将增大。
活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。 因此，在不久的将来实现全球无中继的光纤通信是完全可能的。
1.光纤理论与光纤结构
光电子技术——光纤与光纤技术简介
速率
100G 10G 1G
100M
10M
单信道传输速率向40G更高发展
Short Wave
DFB Long Wave
MQW External Mod.
WDM
W32 '98 W16 '97
W8
10G
FA-10G
'96
'92
'95 s-in
F-32M '78
‘80
F-100M '78
实验室设备
F-1.6G '85
制棒方法：
－玻璃分相法 －溶胶－凝胶法
－气相沉积法
17
17
第十七页，编辑于星期六：十六点 三十分。
2. 光纤制造工艺
•预制棒制造工艺
气相 沉积 法
管外法 管内法
管外汽相沉积法（OVD）
汽相轴向沉积法（VAD）
改进的管内化学气相沉
积法（MCVD）
等离子体管内化学气相 沉积法（PCVD）
18
18
第十பைடு நூலகம்页，编辑于星期六：十六点 三十分。
熊猫型保偏光纤
40 40
第四十页，编辑于星期六：十六点 三十分。
3. 主要光纤产品
•特种光纤简介
DCF光纤特点： Dispersion
负色散值（反色
17
散光纤） ；
高色散斜率；
芯径小，相对折射 率高；
-130
SM fiber
1310nm
1550nm
Wavelength
DCF fiber
41
41
6
第六页，编辑于星期六：十六点 三十分。
1. 光 纤 简 介
光纤基础知识PPT演示课件
62.5/50m
8～10m
1.0m
125m2m
2%
245m10m
15m
2m
•16
光纤：参数
光纤的光学及传输特性参数
• 模场直径 • 衰减系数 • 色散系数 • 截止波长 • 弯曲损耗 • 偏振模色散
•17
光纤：参数
光纤的光学及传输特性参数
模场直径：
高斯分布的单模光纤， 模场直径是光场幅度 分布1/e处各点所围成 圆的直径，也等于光 功率分布1/e2处各点 所围成圆的直径。
一部分入射光将被反射
一部分入射光将进入第二种媒质，并产生折射
1 2
媒质1 折射率n1
媒质2 折射率n2
1=2
媒质1
1
折射率n1
2
媒质2
折射率n2
n1·Sin1=n2·Sin2
•3
折射率 n＝光在真空中的传播速度/光在该媒质中的传播速度
媒质 真空 空气 水 多模光纤 单模光纤 玻璃 钻石
折射率 1.0 1.0003 1.33 1.457 1.471 1.5~1.9 2.42
1
4
4
3
1 非色散位移光纤 2 色散位移光纤 3 色散平坦光纤 4 非零色散位移光纤
2
0 1200
1400 1500 1600 1700 1800 nm
-4
-8
波长(nm)
•22
光纤：参数
光纤的光学及传输特性参数
截止波长：
光纤作为单模光纤工作的最短波长。工作 波长超过此波长时，只能传输基模，此时光纤 为单模光纤；工作波长低于此波长时，除基模 外，高次模也可传输，此时光纤为多模光纤。
如：Corning的Submarine Leaf光纤 Lucent的TrueWave XL光纤
光纤
光纤一、光纤的基本简介一种传输光能的波导介质，一般由纤芯和包层组成。
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，光纤的一端的发射装置使用发光二极管或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。
通常光纤与光缆两个名词会被混淆.多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆.光纤外层的保护结构可防止周围环境对光纤的伤害,如水,火,电击等.光缆分为:光纤,缓冲层及披覆.光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。
中心是光传播的玻璃芯。
二、光纤的历史1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。
结果使观众们大吃一惊。
人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。
人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，顺着光能顺着弯曲的玻璃棒前进。
这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是全反射的作用。
表面上看，光好像在水流中弯曲前进。
实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生了多次全反射，光线经过多次全反射向前传播。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。
由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
三、光纤的系统运用1 、通讯运用多股光导纤维做成的光缆可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳数十人通话。
可以同时传送数十套电视节目，供自由选看。
利用光导纤维进行的通信叫光纤通信。
一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话！铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。