光纖的應(yīng)用 演示文稿

1、光纖的連接光纖的性能參數(shù)1、幾何特性和光學(xué)特性：包層直徑、芯直徑它們與在光源與光纖耦合以及光纖與光纖耦合時所產(chǎn)生的損耗有著密切的關(guān)系。2、傳輸特性：衰減系數(shù)、多模光纖的帶寬、色散特性、非線性特性等。影響中繼距離和通信容量3、機(jī)械特性和溫度特性。與光纖長期使用的穩(wěn)定性和壽命有關(guān)Issues Of Connecting FibersOffsetAngular MisalignmentSeparation Core Eccentricity Core EllipticityReflections &InterferenceMedium insertion loss:Worst return loss

2、: 14 dB (Fresnel)Common multimode fiber connector Air Gaptyp. 0.5 dBLowest insertion loss: 40 dBHighest insertion loss:Best return loss:Cable TV, highperformance systemsAngled PhysicalContact (APC) 0.4 to 0.9 dB 60 dBConnector Types8插入損耗插入損耗 v插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連插入損耗是指光纖中的光信號通過活動連接器之后，其輸出光功率相對輸入光功率接器之

3、后，其輸出光功率相對輸入光功率的比率的分貝數(shù)。的比率的分貝數(shù)。 回波損耗回波損耗 v回波損耗又稱為反射損耗，它是指在光纖回波損耗又稱為反射損耗，它是指在光纖連接處，后向反射光相對輸入光的比率的連接處，后向反射光相對輸入光的比率的分貝數(shù)。分貝數(shù)。所以回波損耗愈大愈好，以減少所以回波損耗愈大愈好，以減少反射光對光源和系統(tǒng)的影響。反射光對光源和系統(tǒng)的影響。Connector TechnologyvUltra-high precisionv超精度Optical axis aligned to better than 1 m (single-mode)Physical contact of the gl

4、ass end surfaces necessaryvConnector cleanliness is paramount special cleaning and inspection requiredSleeveFerruleFiberKeyConnector BrandsPhoto courtesyof: Diamond SA光纖連接器類型v按光纖端面類型分為：PC、UPC、APC等v按插頭類型分為：ST、FC、SC、LC、MU等光纖連接器類型v帶狀光纖連接器：MTPTM/MPO、MPXTM、MD光纖連接器的主要技術(shù)指標(biāo)v插入損耗v回波損耗v重復(fù)性與互換性Connector Inspec

5、tionDont stare into the laser beam(with your remaining eye)Inspection ToolConnector CareDamaged ConnectorvFusion SplicesMost common permanent fiber connectionVery high performance and reliabilityInsertion loss 0.01 to 0.1 dB, no reflectionAutomated splicing tool costs $10k to $50kvMechanical Splices

6、Permanent and non-permanent typesInsertion loss 0.1 to 0.5 dBIndex-matching liquid used to minimize loss & reflectionsEpoxy or UV hardened elastomer basedLess expensive tools ($100 to $1,000) requiredProtective sleeveSpliceConnector CleaningPure Cotton SwabsIsopropyl AlcoholFiltered AirVariety of cl

7、eaning methods in use todayExample:Clean connector tips with Isopropyl (96% medical alcohol) using adhesive free cotton swabsImmediately dry it with dust-free, non residue compressed air光纖的熔接v光纖熔接機(jī)的分類v1.熔接光纖數(shù)量分類 單芯、多芯熔接機(jī)v2.光纖類別分類 多模熔接機(jī)-外徑對準(zhǔn) 單模熔接機(jī)-纖芯對準(zhǔn)v3.操作方式分類 人工（或半自動），自動熔接機(jī)v2.發(fā)展階段分類 第一代熔接機(jī)-光纖對準(zhǔn)、熔接和

8、損耗測量由人工 第二代熔接機(jī)、第三代熔接機(jī)、第四代熔接機(jī) 2.3.1 光纖的幾何特性 光纖的幾何特性包括芯直徑、包層直徑、纖芯/包層同心度、不圓度和光纖翹曲度等。 1芯直徑 芯直徑主要是對多模光纖的要求。ITU-T規(guī)定，多模光纖的芯直徑為503m。 2包層直徑 包層直徑指光纖的外徑，ITU-T規(guī)定，多模及單模光纖的包層直徑均要求為1253m。 目前，光纖生產(chǎn)制造商已將光纖外徑規(guī)格從125.03m提高到125.01m。 3纖芯/包層同心度和不圓度 纖芯/包層同心度是指纖芯在光纖內(nèi)所處的中心程度。 目前光纖制造商已將纖芯/包層同心度從0.8m的規(guī)格提高到0.5m的規(guī)格。 不圓度包括芯徑的不圓度和包

9、層的不圓度。 ITU-T規(guī)定，纖芯/包層同心度誤差6%（單模為1.0m），芯徑不圓度6%，包層不圓度（包括單模）2%。 4光纖翹曲度 光纖翹曲度指在特定長度光纖上測量到的彎曲度，可用曲率半徑來表示彎曲度。翹曲度（即曲率半徑）數(shù)值越大，意味著光纖越直。 注：纖芯/包層同心度對接續(xù)損耗的影響最大，其次是翹曲度。 光纖的光學(xué)特性有折射率分布、最大理論數(shù)值孔徑、模場直徑及截至波長等。 1折射率分布 光纖折射率分布，可用下式表示：2/112)/(21darnn 其中，n1為纖芯折射率，n2為包層折射率，a為芯半徑，r為離開纖芯中心的徑向距離，為相對折射率差，=(n1 n2 )/ n1 。 多模光纖的折射

10、率分布，決定光纖帶寬和連接損耗，單模光纖的折射率分布，決定工作波長的選擇。 2最大理論數(shù)值孔徑（NAmax） 最大理論數(shù)值孔徑的定義為： 2/12221max)(nnNA 其中，n1為階躍光纖均勻纖芯的折射率（梯度光纖為纖芯中心的最大折射率），n2為均勻包層的折射率。 光纖的數(shù)值孔徑（NA）對光源耦合效率、光纖損耗、彎曲的敏感性以及帶寬有著密切的關(guān)系，數(shù)值孔徑大，容易耦合，微彎敏感小，帶寬較窄。 3模場直徑和有效面積 模場直徑是指描述單模光纖中光能集中程度的參量。 有效面積與模場直徑的物理意義相同，通過模場直徑可以利用圓面積公式計算出有效面積。 模場直徑越小，通過光纖橫截面的能量密度就越大。當(dāng)

11、通過光纖的能量密度過大時，會引起光纖的非線性效應(yīng)，造成光纖通信系統(tǒng)的光信噪比降低，影響系統(tǒng)性能。 因此，對于傳輸光纖而言，模場直徑（或有效面積）越大越好。 圖2-13所示為模場直徑示意圖。 4截止波長 理論上的截止波長是單模光纖中光信號能以單模方式傳播的最小波長。 截止波長條件可以保證在最短光纜長度上單模傳輸，并且可以抑制高次模的產(chǎn)生或可以將產(chǎn)生的高次模噪聲功率代價減小到完全可以忽略的地步。 注：幾何特性、光學(xué)特性影響光纖的連接質(zhì)量，施工對它們不產(chǎn)生變化，而傳輸特性則相反，它不影響施工，但施工對傳輸特性將產(chǎn)生直接的影響。 光纖的傳輸特性主要是指光纖的損耗特性和色散特性，另有機(jī)械特性和溫度特性。

12、 1光纖的損耗特性 光波在光纖中傳輸，隨著傳輸距離的增加，而光功率強(qiáng)度逐漸減弱，光纖對光波產(chǎn)生衰減作用，稱為光纖的損耗（或衰減）。 光纖的損耗限制了光信號的傳播距離。光纖的損耗主要取決于吸收損耗、散射損耗、彎曲損耗3種損耗。 （1）吸收損耗 光纖吸收損耗是制造光纖的材料本身造成的損耗，包括紫外吸收、紅外吸收和雜質(zhì)吸收。 （2）散射損耗 由于材料的不均勻使光信號向四面八方散射而引起的損耗稱為瑞利散射損耗。 光纖制造中，結(jié)構(gòu)上的缺陷會引起與波長無關(guān)的散射損耗。 （3）彎曲損耗 光纖的彎曲會引起輻射損耗。實際中，有兩種情況的彎曲：一種是曲率半徑比光纖直徑大得多的彎曲；一種是微彎曲。 決定光纖衰減常數(shù)的損耗主要是吸收損耗和散射損耗，彎曲損耗對光纖衰減常數(shù)的影響不大 。 （4）衰減系數(shù) 光纖