設(shè)計(jì)工程師培訓(xùn)光的概念

設(shè)計(jì)工程師培訓(xùn)光的概念第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖傳輸原理光纖概述-光纖的成分、結(jié)構(gòu)-光纖通信的工作原理-光纖的制造工藝光纖的著色及光纖色譜第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖的成分

通信用光纖的主要成分是高純度石英光纖結(jié)構(gòu)光纖由纖芯、包層和涂敷層構(gòu)成IBMACS光纖均為雙層涂敷涂敷層為光纖提供物理保護(hù)第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日纖芯包層外涂層內(nèi)涂層光纖結(jié)構(gòu)圖第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖涂敷層減小微彎損耗增加抗磨損、抗切入功能改進(jìn)抗老化性能防潮易于采用機(jī)械方法剝除第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖傳輸原理光纖概述-光纖的成分、結(jié)構(gòu)-光纖通信的工作原理-光纖的制造工藝光纖的著色及光纖色譜第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日n1n2q2q1q190°qcqcn2n2n1<n1n1sinq1=n2sinq2入射角>臨界

qc,發(fā)生全反射n1sinqc

=n2sin90°=n2光纖工作原理光的反射、折射光的全反射第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日n2

n1n1>n2CoreCladding光纖工作原理光在纖芯中傳播第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日n2多模光纖：可以傳輸若干個(gè)模式

n1n1>n2a/l<0.27/(n1D0.5)aD=n1-n2

光纖工作原理按傳輸模式分，光纖可分為多模光纖和單模光纖兩大類n2

n1單模光纖：對(duì)給定的工作波長(zhǎng)只能傳輸一個(gè)模式n1>n2第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日光損耗用來衡量脈沖沿光纖傳送時(shí)損失了多少光，可以用輸出脈沖的能量與輸入脈沖的能量之比來表示。引起光損耗的物理機(jī)制有兩種，即散射和吸收。光纜損耗用dB表示。散射光偏離了預(yù)定的路徑為散射。當(dāng)光在光纖中散射時(shí)，光線會(huì)沿新的方向傳送，部分光纖會(huì)超過光纖總體內(nèi)部反射的臨界角。發(fā)生這種情況時(shí)，一部分光會(huì)從包層中漏出。某些散射是光纖固有的特點(diǎn)，如瑞利散射，而其它散射則是由光纖彎曲（宏彎曲和微彎曲）與制造的不規(guī)則性引起的。吸收光被光纖吸收，并轉(zhuǎn)化為熱量，提高了光纖的實(shí)際溫度。光纖制造過程中使用的石英材料和摻雜劑在特定波長(zhǎng)時(shí)會(huì)大量吸收光。光纖中存在的雜質(zhì)，如羥基離子，也會(huì)在特定波長(zhǎng)造成大量吸收損耗。第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日散射損耗由于下列原因，光信號(hào)會(huì)損耗:光纜中的分子不均勻光纜的光學(xué)純度不高吸收損耗光纜中的雜質(zhì)會(huì)吸收光的能量界面損耗光纜內(nèi)核與覆層之間的不均勻會(huì)引起如圖所示的損耗彎曲損耗光纖的彎曲會(huì)造成損耗光穿越疊層第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖傳輸原理光纖概述-光纖的成分、結(jié)構(gòu)-光纖通信的工作原理-光纖的制造工藝光纖的著色及光纖色譜第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日

光纖的制造工藝

制造預(yù)制件-CVD法--化學(xué)汽相沉積法-VAD法--汽相軸向沉積法-PCVD法--改進(jìn)的化學(xué)汽相沉積法-OVD法--棒外汽相沉積法拉絲涂敷第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日氣體反應(yīng)物和各種摻雜氣體管子旋轉(zhuǎn)方向SILICATUBE熔結(jié)的玻璃排出廢氣氧-氫火焰燈火焰燈運(yùn)動(dòng)方向硅管制造預(yù)制棒－PCVD法SiCl4+O2=SiO2+2Cl2第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日氣體反應(yīng)物火焰燈芯棒SOOTPREFORM移動(dòng)方向制造預(yù)制棒－OVD第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日預(yù)制棒High-frequencydoughnut-shapedfurnace直徑檢測(cè)涂覆同心度監(jiān)測(cè)Curing拉絲、涂覆第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖傳輸原理光纖概述-光纖的成分、結(jié)構(gòu)-光纖通信的工作原理-光纖的制造工藝光纖的著色及光纖色譜第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖的著色為了區(qū)分光纜內(nèi)的不同光纖，光纖應(yīng)著色每根光纖可以通過辨認(rèn)纏繞每組光纖的紗線顏色及光纖本身的顏色分開每組內(nèi)的光纖其排列順序從1號(hào)纖(藍(lán)色纖)開始，嚴(yán)格按色譜順序依次排列第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖色譜

光纖序號(hào)光纖顏色 1 藍(lán)(BL) 2 桔(OR) 3 綠(GR) 4 棕(BR) 5 灰(SL) 6 白(WH) 7 紅(RD) 8 黑(BK) 9 黃(YL) 10 紫(VI) 11 玫瑰(RS) 12 天藍(lán)(AQ) 第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖光纖傳輸原理光纖的主要參數(shù)光纖的類型光纖選型第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖主要參數(shù)單模光纖的主要參數(shù)多模光纖的主要參數(shù)第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日單模光纖的主要參數(shù)模場(chǎng)直徑(MFD)

損耗色散截止波長(zhǎng)第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日模場(chǎng)直徑:

衡量單模光纖中光功率強(qiáng)度分布直徑的參數(shù)Ier=-I022/2w0

w0=模場(chǎng)半徑95%功率分布于w0

內(nèi)高斯定義:00-w0w0I00.135I0比特曼II定義沒有假定光纖能量場(chǎng)的特定性狀，適用于各種單模光纖.第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖損耗損耗就是指光功率隨傳輸距離的增加而衰減低損耗是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離光纖通信的前提用衰減系數(shù)來表示損耗，其單位是dB/km

損耗的測(cè)量：兩種主要的測(cè)量方法-剪斷法(CCITT建議的基準(zhǔn)測(cè)量法)-背向散射法(又稱光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)法)第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日O二1280~1325nmE五1350~1450nm00.30.60.91.212501300135014001450150015501600波長(zhǎng)(nm)衰減（dB/km)光纖衰減曲線LC三1530~1565nm四1565~1625nm第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日色散材料色散(色度色散)波導(dǎo)色散(很小可以忽略)偏振模色散第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日色度色散不同波長(zhǎng)的傳輸速率不同而引起的時(shí)延差單位：ps/nm.km

輸入脈沖

輸出脈沖第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日慢軸PMD=時(shí)間延遲實(shí)際光纖快軸理想光纖偏振模色散(PMD)第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日截止波長(zhǎng)截止波長(zhǎng)定義：光纖中只傳輸一個(gè)基模（單模）時(shí)的最短波長(zhǎng)IBMACS多模光纜的截止波長(zhǎng)：<=1260nm第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日多模光纖的主要參數(shù)數(shù)值孔徑（NA）帶寬（模間色散）差分模時(shí)延（DMD）第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日數(shù)值孔徑表示光纖接收入射光的能力數(shù)值孔徑（NA）＝Sin＝√（n12－n22

）an1>n2

n1n2第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日帶寬（模間色散）不同模式之間傳播速度不同而產(chǎn)生的時(shí)延差，隨光纖長(zhǎng)度積累模間色散很大，在多模光纖中使用帶寬這以概念來描述模間色散模間色散越大，帶寬越小an1>n2

n1n2第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日差分模時(shí)延（DMD）----預(yù)制棒的制造改變摻雜二氧化鍺的濃度來改變折射率的分布位于光纖中央位置的二氧化鍺濃度最高并逐漸減少折射率到包層以形成梯度型特性二氧化鍺極易揮發(fā)，在對(duì)預(yù)制棒進(jìn)一步熔縮前及熔縮過程中，中央位置的二氧化鍺極易損失掉，導(dǎo)致光纖折射率在中央位置出現(xiàn)凹陷。理想折射率分布有凹陷的折射率分布第三十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日差分模時(shí)延（DMD）----形成和影響折射率凹陷破壞了傳輸極理：不同模式沿不同路徑仍然可在同一時(shí)間到達(dá)接收端導(dǎo)致光脈沖抖動(dòng)引起誤碼DMD隨光纖長(zhǎng)度積累第三十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日差分模時(shí)延（DMD）----如何解決在光纖的制作過程中減少折射率凹陷的寬度和幅對(duì)已有光纖采用偏置注入－使用模式調(diào)節(jié)跳線－使光注入點(diǎn)偏離中心位置達(dá)1/2纖芯半徑以避開中心凹陷－通過一段單模光纖接多模光纖來完成模調(diào)整連接器第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖光纖傳輸原理光纖的主要參數(shù)光纖的類型光纖選型第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖類型－國際電信聯(lián)盟（ITU-T）標(biāo)準(zhǔn)G.650《單模光纖相關(guān)參數(shù)的定義和試驗(yàn)方法》G.651《50/125μm多模漸變型折射率光纖光纜特性》G.652《單模光纖光纜特性》G.653《色散位移單模光纖光纜特性》G.654《截止波長(zhǎng)位移型單模光纖光纜特性》G.655《非零色散位移單模光纖光纜特性》第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纖類型多模光纖(G.651)單模光纖色散非位移光纖（G.652）色散位移光纖（G.653）非零色散位移光纖（G.655）全波光纖(G.652.C)第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日

G.652:色散太大，限制傳輸速率

G.653:色散過低，引起四波混頻

G.655:在EDFA波段具有最優(yōu)化的色散EDFA波段CL傳統(tǒng)單模光纖G.652非零色散位移光纖G.655色散位移光纖G.653160017001400130012001500波長(zhǎng)(nm)20100-10-20色散(ps/nm.km)11000.10.20.30.40.50.6衰減(dB/km)譜損耗曲線光纖類型第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纜介紹第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日光纜介紹光纜的分類第四十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日

SlottedCore骨架式CentralTube中心束管式LooseTube層絞式光纜的分類

----按光纜纜型結(jié)構(gòu)分第四十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日

PE外護(hù)套鋁塑皺紋帶包扎帶光纖骨架中心加強(qiáng)件填充油膏骨架式光纜芯數(shù) 4--1000芯光纜外徑(mm)17.2--30光纜重量(Kg\Km)120--760彎曲半徑(mm)20倍光纜外徑抗張強(qiáng)度(N) 長(zhǎng)期600--1000 短期1500--3000抗側(cè)壓能力(N) 3000工作溫度℃ 40℃--+70℃ 僅供參考第四十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日PE外護(hù)套涂塑鋁帶包帶填充油膏松套管墊層加強(qiáng)鋼絲光纖層絞式光纜芯數(shù) 2--864芯光纜外徑(mm)10.5--37光纜重量(Kg\Km)99--720彎曲半徑(mm)20倍光纜外徑抗張強(qiáng)度(N) 長(zhǎng)期600--1000 短期1500--3000抗側(cè)壓能力(N)長(zhǎng)期800--1000 短期1000--3000工作溫度℃ -40℃--+70℃ 僅供參考第四十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日

PE外護(hù)套加強(qiáng)鋼絲皺紋涂塑鋼帶阻水帶芯管光纖中心束管式光纜芯數(shù) 2--576芯