• 1989年，汉阳——汉南40Mb/s单模光传输系统工程 通过邮电部鉴定验收。
• 1991年，研制出G.653色散位移光纤。最小衰减达 0.22dB/km。合肥——芜湖40Mb/s单模光传输系统工 程通过国家鉴定验收。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•我国光纤通信的开发里程
• 1993年，在掺铒光纤放大器的研究上取得突破性 进展，小信号增益达25dB。上海——无锡65Mb/s单 模光传输系统工程通过邮电部鉴定验收。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光缆的结构
v 要求：
§ 保证光纤传输特性的优良、稳定、可靠； § 保证光缆具有足够的机械强度和环境温度性能； § 确保光缆的防潮能力，使光缆具有足够的使用寿
命； § 有利于降低生产成本，使光缆的价格低廉。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光缆的基本结构
v 不论光缆的具体结构形式如何，都是由缆芯、 护套和加强元件构成。
<200 >200 2-20
低损耗、宽频带、骨 架式有利于防护侧压 力
低损耗、耐水压、耐 张力
高密度、多芯和低损 -中耗
重量轻、线径细
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光纤通信系统的组成
•信
•电发
•光发
•源
•射机
•射机
•光中继
PPT文档演模板
•光接 •收机
•电接 •信 •收机 •宿
第七章光纤通信
光端机的组成
•
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光缆
v 在实际通信线路中，光纤通信用 的光纤都经过了一次涂覆和二次 涂覆的处理，经过涂覆后的光纤 虽然 已具有了一定的抗张强度， 但还是经不起施工中的弯折、扭 曲和侧压等外力作用，为了使光 纤能在各种环境中使用，必须把 光纤与其他元件组合起来构成光 缆，使其具有良好的传输性能以 及抗拉、抗冲击、抗弯、抗扭曲 等机械性能。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
概述
• 利用光导纤维作为光的传输介质的光 纤通信,其发展只有几十年的历史，它的发 展是以1960年美国人Maiman发明的红宝石 激光器，和1966年英籍华人高锟博士提出 利用二氧化硅石英玻璃可制成低损耗光纤 的设想为基础的，这种设想直到1970年美 国康宁公司研制出损耗为20dB/Km的光纤， 才使光纤进行远距离传输成为可能。
§ 缆芯 ：由单根或多根光纤芯线组成，其作用是传 输光波。
§ 加强元件：加强元件一般有金属丝和非金属纤维， 其作用是增强光缆敷设时可承受的拉伸负荷。
§ 护层：光缆的护层主要是对已形成缆的光纤芯线器 保护作用，避免受外界的损伤。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光缆的基本结构
v 缆芯是由光纤芯线组成，可分为单芯和多芯：
v 骨架式 光缆结 构
光缆的种类
PPT文档演模板
第七章光纤通信
v 带状式光 缆结构
光缆的种类
PPT文档演模板
第七章光纤通信
公用通信网中的光缆结构
种类 长途光缆
海底光缆 用户光缆 局内光缆
结构
层绞式 单位式 骨架式 层绞式 单位式 单位式 带状式 单位式 带状式
光纤芯线数
必要条件
<10 10-20 <10 4-100
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光纤通信的优点
v 频带宽,通信容量大
§ 理论上讲一根单模光纤可利用的带宽达 20THz(1THz=1012Hz)以上,现在最先进的光纤通信系 统达400GHz,而一路电话带宽约占4KHz频带,一路彩色 电视约占6MHz频带
v 损耗低,中继距离长
§ 铜缆的损耗特性与铜缆的结构尺寸及所传输信号的频 率有关,光缆的损耗特性仅与玻璃的纯度(或者说透明 度)有关,高质量望远镜的镜头损耗超过500dB/km,目前 通信用光纤的最低损耗达0.2 dB/km
• 散射损耗是由于光纤的材料、形状、折 射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导 的光发生散射，由此产生的损耗为散射损耗。
•吸收损耗: • ·本征吸收 • ·杂质吸收
•散射损耗: • ·瑞利散射 • ·结构缺陷散射
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光纤的色散特性
• 由于光纤中色散的存在，会使得输 入脉冲在传输过程中展宽，产生码间 干扰，增加误码率，这样就限制了通 信容量和传输距离。
•100μm• 红外线
•
•10μm
光
•1μm •可见 •100nm 光
•紫外线
•10nm
•1nm
光纤通信系统的基本组成
•光纤
•光纤
•光端
•中继
•光端
•数
机
器
机
•数
据
据
• 光纤通信系统可归结为电-光-电的简单
模型。即需传输的信号必须先变成电信号，
然后转换成光信号在光纤内传输，对端又将
光信号变成电信号。整个过程中，光纤部分
光发射机原理图
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光纤通信发展简史
• 自1970年以后，光纤通信的研究在世 界范围内展开并得到迅猛发展，在短短的 一、二十年中，已从0.85um短波长多模光 纤发展到1.31um～1.55um的长波长单模光 纤，同时开发出许多新型光电器件，激光 器寿命已达数十万小时甚至百万小时，一 些国家相继建成了长距离光纤通信系统。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光纤的色散特性
•光纤色散的概念
• 简单地说，光纤的色散就是由于光纤中光信号 中的不同频率成分或不同的模式，在光纤中传输时， 由于速度的不同而使得传播时间不同，因此造成光 信号中的不同频率成分或不同模式到达光纤终端有 先有后，从而产生波形畸变的一种现象。
• 从光纤色散产生的机理来看，它包括模式色散、 材料色散和波导色散三种。在单模光纤中只有基模 传输，因此不存在模式色散，只有材料色散和波导
第七章光纤通信
• 光缆中的光纤一般是指经过两次涂覆后的光纤 芯线，它的剖面结构如图所示。
•
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光纤的种类
• 光纤是一种新型的光波导，其种 类很多，按光纤材料不同，常见的有 以下几种： • ·石英光纤 • ·多组分玻璃光纤 • ·全塑光纤
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光纤的分类
•
• 按照折射率分布不同来分:
•
通常采用的是阶跃型光纤和渐变
型光纤两种。
•
(1) 阶跃型光纤
•
(2) 渐变型光纤
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光纤的分类
• 按照传输的总模数来分: • • 所谓模式，实质上是电磁场的一种分 布形式。模式不同，其分布不同，根据光 纤中传输模式数量来分，可分为单模光纤 (SM - Single mode fiber)和多模光纤(MM – Multi-mode fiber)。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•我国光纤通信的开发里程
• 1977年，第一根短波长(0．85mm)阶跃型石英光 纤问世，长度为17m，衰减系数为300dB/km。
• 1978年，研制出短波长多模梯度光纤，即G.651 光纤。
• 1979年，研制出多模长波长光纤，衰减为 1dB/km。建成5.7km、8Mb/s光通信系统试验段。
§ 单芯型：由单根经二次涂敷处理后的光纤组成 § 多芯型：由多根经二次涂敷处理后的光纤组成
v 二次涂覆主要采用两种保护结构：
§ 紧套结构 § 松套结构
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光缆的种类
v 层绞式光缆结构
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光缆的种类
v 单位式光缆结构
PPT文档演模板
第七章光纤通信
• 1980年，1300nm窗口衰减降至0.48dB/km， 1550nm窗口衰减为0.29dB/km。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•我国光纤通信的开发里程
• 1984年，武汉、天津34Mb/s市话中继光传输系统 工程建成(多模)。
• 1988年，全长245km的武汉－长沙市34Mb/s多模光 缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
光的传播
v 光是一种电磁波
可见光部分波长范围是：0.39~0.76μm。大于 0.76μm部分是红外光，小于0.39μm部分是紫外 光。光纤中应用的是：0.85，1.31，1.55μm三 种。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•频率（Hz） •波长
•102 •104 •106 •1 •1008 10
PPT文档演模板
第七章光纤通信
•光纤的色散特性
• 在多模光纤中，不同模式在同一频率下传输， 各自的相位常数βmn不同，群速不同，模式之间存 在时延差，这种色散称为模式色散。 • 材料色散是由于光纤材料本身的折射率随频 率而变化，使得信号各频率成分的群速不同，引 起的色散称为材料色散。 • 由于光纤的几何结构、形状等方面的不完善 ，使得光波一部分在纤芯中传输，而另一部分在 包层中传输，由于纤芯和包层的折射率不同，这 样造成脉冲展宽的现象，称为波导色散，或称结 构色散。
第七章光纤通信
•光纤通信的优点
•
线径细，重量轻，柔软
可制成大芯数高密度光缆 单芯光缆可安装在飞机,火箭,潜艇及航天飞机 上
节约有色金属，原材料资源丰富
光纤的主要成分是SiO2资源十分 丰富。 电缆的主要成分是Cu, Al等有色金属，资源有 限，可节约大量金属。
PPT文档演模板
第七章光纤通信
缺点
v 质地脆,机械强度低 v 光纤切断和接续需要一定的工具,设备和技术 v 分路,耦合不灵活 v 光纤,光缆弯曲半径不能过小