[信息与通信]光纤通信基础知识培训.ppt

安立MT9083系列OTDR培训系列教材,安立通信产品技术支持联系方式 010-65909230 0755-82874752 021-62370898 安立通信产品维修联系方式 021-58680228,如需更多信息，请访问Anritsu网站：www.anritsu.com.cn,安立中国办事处联系方式 北京办事处：010-65909230 上海办事处：021-62370898 广州办事处：020-87322231/2 深圳办事处：0755-82874752 成都办事处：028-86510011/22/33 武汉办事处：027-87713355/66 西安办事处：029-88377409 南京办事处：025-86893596/7,第一部分：光纤通信基础知识,1.光纤系统的构成 (光通不过中继器如果有中继器的地方即使OTDR测试距离够也只 能测到此，所以可以两头测),发射器 光缆 接收器,Variable Intensity = Analog Blink On & Off = Digital,Transmitter（传送者） Laser or LED Light,Electrical In,Fiber Optic Cable Transparent Fibers,Receiver Photodiode,Electrical Out,+,-,光纤链路,光接收机的三个主要参数： 功率范围(dBm) 光谱带宽(nm) 解调带宽(Hz),光发射机的三个主要参数,光谱带宽 光功率 中心波长,纤芯的折射率要高于包层的折射率,光缆的结构,2 光纤类型,单模光纤相比包层的直径更小,多模光纤相比包层的直径更大,多模和单模,50m 62.5m 100m,8-9m,125 m,多模光纤： 多模光纤的纤芯的直径远远大于光波的波长，光信号是以个模式传播的。不同的模式会有不同的速度和相位。 单模光纤： 纤芯的直径与光波的波长非常接近，通常是510um, 只允许一种模式通过，其余的高次膜全部截止。 单模光可在多模光纤中传输，但是多模光不能在单模光纤中传输。,光纤的类型 G.652光纤：非色散位移光纤或常规光纤 1550nm波长衰减小但色散大， 1310nm波长衰减大但色散小，适合于2.5G以下速率 G.653光纤：色散位移光纤 把1310nm零色散位移的窗口移到1550nm窗口，但非线性效应比较大，适合于10G速率，但不适合DWDM G.655光纤：非零色散位移光纤 上述两类光纤的综合,保偏光纤和色散补偿光纤,光纤的几个重要参数 模场直径 实现单模传输的最小波长 截止波长 单模光纤集中光能量的程度 数字孔径 光在光纤中以全反射传输时的最大接收角度 带宽 一公里的光纤，其输出光功率下降到其最大功率一半时，此时光信号的调制频率就叫做光纤的带宽系数,3 光纤系统的运行,光的传播 光在光纤里是以内部反射的方式运行的 光反射 光回损 衰减 色散,纤芯和涂层采用不同的材料，具有不同的折射率,Some or all of the light that strikes a surface is reflected off at the same angle.,REFLECTION,air (lower IOR),glass (high IOR),光的反射,如果入射角充分的陡，大部分的光将，其余的通过表面反射出去,Angle of Refraction,REFRACTION,REFLECTION,air (lower IOR),glass (high IOR),光的折射,“normal”,Angle of Refraction,Angle of Incidence,air (lower IOR),glass (high IOR),当光的入射角达到临界时，所有的光都被反射回来. 称之为全反射,“TOTAL INTERNAL REFLECTION”,air (lower IOR),glass (high IOR),“TOTAL INTERNAL REFLECTION”,过量的反射将使光系统的误码率提高,反射：测量有多少光在连接器、熔接点等处返回到光发射器,光反射,光反射的原因,连接器： Fresnel 反射,(FC) Flat Connectors -30dB,(PC) Physical Contact Connectors -40dB,(SPC) Super Polish PC Connectors -50dB (UPC) Ultra Polish Connectors -55dB,(APC) Angled Polish Connectors（广电一般用这种）-65dB,熔接点：一般情况下，熔接点是非反射的，但是当熔接有问题时，也会发生反射。,Air bubble or impurity,光纤未端：背向反射和光纤末端,Backscatter,End Reflection, 4%,光纤端面的反射,Up to 4% of Light Is Reflected at Each End Face（未端有4%的光反射回去）,air glass,Optical Return Loss (ORL)：所有反射总和,ORL,Backreflections from Rayleigh Scattering,Fresnel Reflections,Transmitted Light,光回损,内在的 吸收 散射 纤芯的变化 微弯 外在的 连接器 熔接 光面 宏弯 连接 纤芯不匹配 光纤数字孔径不匹配,衰减,衰减 光在光纤中传输时，会被光纤中的杂质和分子自身吸收而转化为热。 吸收和波长有关。,最严重的吸收是靠近1310nm和1550nm 操作波长窗口的区域，这些区域由于OH原因，会经常引起高吸收。这些吸收峰（经常称子之为“水峰”）在一定的条件下会增长，引起操作波长窗口的衰减的增加,频谱衰减,UV Absorption,OH- Absorption Peaks in Actual Fiber Attenuation Curve,Rayleigh Scattering,IR Absorption,Wavelength in Nanometers (nm),Loss/公里 vs. 波长,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,1500,1600,0.2 dB/Km,0.5 dB/Km,2.0 dB/Km,光纤的损耗,1 km,Singlemode Fiber（单模）,Multimode Fiber（多模）,1550nm,1310nm,1300nm,850nm,0.20dB,0.35dB,2.50dB,0.50dB,light is weaker after scattering,散射 当光在光纤中遇到微粒时，会朝着所有的方向散射。,纤芯的变化,Off Center,Different Size,Non-Circular,Off Center, Different Size, Non-Circular,“Perfect” Fiber,These two fibers will NEVER be spliced together without loss.,Core,弯曲损耗 宏弯：可见的弯曲，由于超过了标准的角度，会引起光的放射 波长越长就越严重 微弯：通过显微镜才能看到的完全，由于生产或温度等原因引起的,Absorption Loss,Microbending Loss,Macrobending Loss,连接器,典型的衰耗值在0.10dB 和0.25dB之间,纤芯不匹配引起的接续损耗,由于纤芯直径的偏移，第二根光纤并没有接收到所有来自第二根光纤的光。丢失掉的光称为熔接损耗。,典型的熔接损耗值,熔接: 0.05 to 0.20 dB 机械: 0.10 to 0.50 dB 熔接损耗倚赖下列因素: 光纤的质量 工艺 熔接设备的质量,连接器损耗,End-Face Separation,Angular Separation,Core Misalignment,典型损耗 = 0.5dB,光纤色散,什么是色散?,光脉冲在通过光纤传播时的脉冲的扩展或展宽 色散太大会引起接收端的误码,原始信号,不同的延迟,Bit Errors,色散的类型,模式色散 在多模光纤中，由于不同模式的光纤通过的路径长度不相同引起的。 色度色散 由光源的非零频谱带宽引起的，不同的波长以不同的速度传播 偏振模式色散 由正交偏震模式的两个激化模式在光纤中不同的传播速度引起的。,Multimode fiber (Step Index),3.问题？,谢谢！,