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2.1 光纤通信的基本概念
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是 以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一 种通信方式。
2.1.1 目前光纤通信的实用工作波长 2.1.2 光纤通信的特点
2.1.3 人民邮电出版社
Hale Waihona Puke 现代通信技术 2.1.1 目前光纤通信的实用工作波长 目前光纤通信实用的波长即短波长段
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在这里，我们仅用射线法分析光波在 光纤中的传输。
当媒质的几何尺寸远大于光波波长时， 光可用一条表示光的传播方向的几何线来 表示，这条几何线就称为光射线。用光射 线来研究光波传输特性的方法，称为射线
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现代通信技术 一、 光波在两介质交界面的反射和折射 二、 光波的全反射 三、 光纤中光射线的分析
式表示：
n 1
n 2
n
1
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② 数值孔径是表示光纤捕捉光射线能力的物理 量。 数值孔径用NA表示。根据折射定律，经过推 导可得出它的表示式为：
NA=n1√２Δ
(3) 阶跃型光纤的导光原理 阶跃型光纤是靠全反射原理将光波限制在纤 芯中并向前传播。
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2. 渐变型光纤中光射线的分析
第2章 光纤通信
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光纤通信作为现代通信的主要支柱， 是信息社会中各种信息网的主要传输工具。
对于光纤通信技术，本章重点介绍以 下几个问题：光纤通信的基本概念、光纤 和光缆、光纤通信中的光源和光电检测器 、光端机以及光纤通信系统，对光放大器 作一简单介绍。
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2.1 光纤通信的基本概念 2.2 光纤和光缆 2.3 光纤通信中的光源和光电检测器 2.4 光 端 机 2.5 光纤通信系统 2.6 光放大器
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① 在渐变型光纤中，不同射线具有相同轴 向速度的这种现象，称为自聚焦现象，具有 这种自聚焦现象的光纤称为自聚焦光纤。 ② 最佳折射指数分布的形式
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经过理论分析和推导得出，纤芯中的折射 指数按平方律型分布的渐变型光纤具有较小的 模式色散，因此，可认为平方律型折射指数分 布光纤的折射率分布形式接近于最佳折射率分 布。
的是数字编码、强度调制——直接检波通信 系统。这种系统的示意方框图如下图所示。
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2.2 光纤和光缆
2.2.1 光纤的结构与分类 2.2.2 用射线法分析光波在光纤中的传输 2.2.3 单模光纤
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现代通信技术 2.2.1 光纤的结构与分类 一、 光纤的结构 二、
θ１＝θ１′ n１sinθ１＝n２sinθ２
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现代通信技术 二、 光波的全反射
产生全反射的条件是：
n１＞n２； ９０°＞θ１＞θc
阶跃型光纤就是利用光波的全反射原理， 将光波限制在纤芯中向前传播。
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三、 光纤中光射线的分析 在这个问题里，主要采用射线法讨论阶跃型 光纤和渐变型光纤的导光原理。 1. 阶跃型光纤中光射线的分析 (1) 阶跃型光纤中的光射线 在光纤中可存在如下不同形式的光射线：子 午线和斜射线。 子午面上和轴线相交的光射线，就称为子午 射线，简称为子午线。
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2.2.2 用射线法分析光波在光纤中的传输
分析光纤的导光原理，一般可采用两种方法： 一是波动理论法，一是射线法。波动理论法是 根据电磁场理论，用麦氏方程求解光纤的场方 程、特征方程，根据解答式分析其传输特性； 射线法是将光波看成是一条条几何射线，用光 射线理论分析光纤的传输特性。后者比较简单、 直观。
n(r
)
n(0)1
2(
r a
)
2
1/
2
ra
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现代通信技术 ③ 渐变型光纤的本地数值孔径
的0.85μm、长波长波段的1.31μm和 1.55μm，通常称其为是目前光纤通信的
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现代通信技术 2.1.2 光纤通信的特点 (1) 传输频带宽，通信容量大。 (2) 损耗低。 (3) 不受电磁干扰。 (4) 线径细、重量轻。 (5) 资源丰富。
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现代通信技术 2.1.3 光纤通信系统的基本组成 目前使用的光纤通信系统，普遍采用
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(2) 阶跃型光纤中主要特性参数的定义
① 相对折射指数差
n１和n２差的大小直接影响着光纤的性能，我们引
入相对折射指数差这样一个物理量来表示它们相差的
程度，用Δ表示，即
n2 1
n2 2
2n 2
1
当n１与n２的差别极小时，这种光纤称为弱导波光
纤，经过简单推导，可知其相对折射指数差可用近似
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现代通信技术 一、 光波在两介质交界面的反射和折射 光波属于电磁波的范畴，在均匀介质中传输
时，其轨迹是一条直线，当光射线射到两种介质 交界面时，将发生反射和折射。
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由电磁场理论知道，反射和折射的基本规律是由 斯涅尔定律和菲涅尔公式来表示的。
下面我们以斯涅尔定律说明其物理概念。 斯涅尔定律主要包括以下两个关系式：
渐变型光纤中的射线也分为子午线和斜射线两种， 下面只讨论子午线。
(1) 渐变型光纤的导光机理 非均匀光纤是靠折射原理将子午线限制在纤芯中 向前传播。 (2) 渐变型光纤的最佳折射指数分布
如果选用合适的n(r)分布，就有可能使纤芯中的
不同射线以同样的轴向速度前进，从而可以减小光纤 中的模式色散。
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1. 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
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2. 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，可分为单模光纤和多模光纤。 (1) 单模光纤(SM-Single mode fiber) (2) 多模光纤(MM-Multi mode fiber)
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现代通信技术 一、 光纤的结构
目前通信用的光纤大多采用石英玻璃(SiO２)制成 的横截面很小的双层同心圆柱体，未经涂覆和套 塑时称为裸光纤，如图所示。
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现代通信技术 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。
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现代通信技术 二、 光纤的分类