《光纖通信技術(shù)（第二版）》高職全套教學(xué)課件

光纖通信技術(shù)（第二版）主編吳靜全套可編輯PPT課件

1本課件是可編輯的正常PPT課件1.1項目描述

光纖（光纜）是光纖通信系統(tǒng)中重要的組成部分，正是由于低損耗光纖獲得重大突破性，從而帶動了光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，從小容量到大容量，從短距離到長距離的迅猛發(fā)展。在實際工作中我們經(jīng)常會使用到光纖、光纜，因此掌握正確使用光纖、光纜，掌握光纖、光纜主要性的測試能是非常重要的。光纖通信系統(tǒng)組成如圖0-1所示，由光發(fā)送機(jī)、光接收機(jī)、光中繼器、光纖等組成。圖0-1光纖通信系統(tǒng)組成光發(fā)送機(jī)把電發(fā)送機(jī)送來的電信號轉(zhuǎn)換成光信號送入光纖，光纖負(fù)責(zé)光信號的傳輸，光中繼器完成光信號的放大送入下一段光纖繼續(xù)傳輸，光接收機(jī)接收光纖上傳送來的光信號，完成光信號轉(zhuǎn)換成電信號。全套可編輯PPT課件

光纖通信的特點：(1)通信容量極大光纖通信采用光波頻率在1.67×1014～3.75×1014Hz范圍，如果在帶寬利用在10%的情況，系統(tǒng)可用帶寬為16700～37500GHz，如此高的頻率范圍內(nèi)，可獲得極大的通信容量。(2)傳輸損耗小光纖損耗低，可實現(xiàn)幾十公里無中繼傳輸，相同傳輸距離下光纖通信系統(tǒng)所需的中繼設(shè)備少于電通信系統(tǒng)，這樣網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總成本會降低。3本課件是可編輯的正常PPT課件光纖通信的特點：(3)抗電磁干擾，無串音由于光纖中傳送的是光信號不受電力線、雷電等的電磁影響，也不會發(fā)生光纜線路中的串?dāng)_問題，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。(4)重量輕制作光纖主要材料是石英，石英的比重約為銅的四分之一，再加上光纖很細(xì)，連護(hù)層在內(nèi)總的直徑約為1mm，因此光纜要比電纜輕得多。光纖常用于飛機(jī)、船舶、宇宙飛船上以減輕機(jī)身或船體的重量。(5)耐高溫石英材料的熔點在1500℃以上，故光纜可用在耐高溫耐腐蝕的場合。4本課件是可編輯的正常PPT課件1.1項目描述光纖通信系統(tǒng)是以光為載波，利用光纖作為傳輸媒介的通信系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代以來，光纖通信已成為各國電信業(yè)務(wù)傳輸?shù)闹饕侄?。隨著國際互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和通信業(yè)的飛速發(fā)展，信息化給世界生產(chǎn)力和人類社會的發(fā)展帶來了極大的推動。光纖通信作為信息化的主要技術(shù)支柱之一，將成為21世紀(jì)最重要的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。5本課件是可編輯的正常PPT課件1.2項目知識準(zhǔn)備1.2.1什么是光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。

光纖由纖芯、包層和涂覆層3部分組成。纖芯包層包層涂覆層涂覆層光波的主要傳輸通道，成分為高純度的SiO2，摻雜劑（如GeO2，P2O5）成分為摻有極少量雜質(zhì)的高純度的SiO2包括一次涂覆層、緩沖層和二次涂覆層摻雜劑的作用是提高纖芯對光的折射率（n1），以傳輸光信號。摻雜劑的作用則是適當(dāng)降低包層對光的折射率（n2）保護(hù)光纖不受水汽侵蝕和機(jī)械擦傷，同時又增加了光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性，起著延長光纖壽命的作用。圖1-1光纖的結(jié)構(gòu)6本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.1什么是光纖由纖芯和包層組成的光纖稱為裸纖，裸纖的直徑為125μm。通常所說的光纖是指這種經(jīng)過涂覆后的光纖。如圖1-2所示。

（a）裸纖（b）光纖圖1-2裸纖和光纖的外形7本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.1什么是光纖光纖中傳輸光信號波長大約為1μm，主要位于近紅外波段。通常將小于1μm的紅外波長稱為短波長，大于1μm的紅外波長稱為長波長。常用的光纖通信波長是850nm（短波長窗口）、1310nm（長波長窗口）、1550nm（長波長窗口）。8本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.2什么是光纜光纜是由多根光纖或光纖束制造成的符合光學(xué)、機(jī)械和環(huán)境特性的物體。光纖本身的質(zhì)地比較脆弱，為了使得光纖能在實際的通信線路上使用，經(jīng)受住一定的機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)環(huán)境的侵蝕我們需要將光纖成纜，就形成了光纜。9本課件是可編輯的正常PPT課件1.光纜的結(jié)構(gòu)光纜結(jié)構(gòu)直接影響著通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。不同結(jié)構(gòu)和性能的光纜在工程施工、維護(hù)中的操作方式也不盡相同，必須了解光纜的結(jié)構(gòu)、性能，才能確保光纜的正常使用壽命。光纜一般由纜芯、加強(qiáng)件、護(hù)層三大部分組成。10本課件是可編輯的正常PPT課件纜芯纜芯由單根或多根光纖芯線組成，有緊套和松套兩種結(jié)構(gòu)。被覆光纖是光纜的核心，決定著光纜的傳輸特性。圖1-3緊套纜芯結(jié)構(gòu)圖1-4松套纜芯結(jié)緊套光纜中光纖在套管內(nèi)不能自由活動，如圖1-3所示。松套光纜中光纖可以在套管內(nèi)自由活動，如圖1-4所示。11本課件是可編輯的正常PPT課件纜芯根據(jù)纜芯結(jié)構(gòu)的特點，光纜可分為四種基本結(jié)構(gòu)。①層絞式：由多根容納光纖的套管繞中心的加強(qiáng)構(gòu)件絞合成圓整的纜芯。金屬或非金屬加強(qiáng)件位于光纜的中心，容納光纖的套管圍繞加強(qiáng)件排列。一般松套層絞光纜在工程中較常見，如圖1-5所示，把松套光纖繞在中心加強(qiáng)件周圍絞合而構(gòu)成。圖1-524芯松套層絞式光纜12本課件是可編輯的正常PPT課件纜芯②骨架式：把緊套光纜或一次被覆光纖放入中心加強(qiáng)件周圍的螺旋形塑料骨架凹槽內(nèi)而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的纜芯抗側(cè)壓力性能好，有利于對光纖的保護(hù)。骨架材料用低密度聚乙烯，加強(qiáng)芯采用多古稀鋼絲或增強(qiáng)型塑料，如圖1-6所示。圖1-6骨架式光纜13本課件是可編輯的正常PPT課件纜芯③中心束管式：把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中，加強(qiáng)件配置在套管周圍而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)件同時起著護(hù)套的部分作用，有利于減輕光纜的重量。對光纖的保護(hù)來說，束管式結(jié)構(gòu)光纜最合理。美國朗訊（LUCENT）的LXE光纜，如圖1-7所示。圖1-7中心束管式光纜14本課件是可編輯的正常PPT課件纜芯④帶狀式：把帶狀光纖單元放入大套管內(nèi)，形成中心束管式結(jié)構(gòu)，也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內(nèi)或松套管內(nèi)，形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu)。帶狀式纜芯有利于制造容納幾百根光纖的高密度光纜，這種光纜已廣泛應(yīng)用于接入網(wǎng)。帶狀光纖使用紫外光固化粘結(jié)劑粘結(jié)光纖，其結(jié)構(gòu)分為兩類：粘邊型和包封型，如圖1-9所示。

粘邊型 包封型圖1-8帶狀光纖結(jié)構(gòu)15本課件是可編輯的正常PPT課件纜芯（2）加強(qiáng)件光纜在敷設(shè)和使用中可能產(chǎn)生的軸向應(yīng)力，需要靠加強(qiáng)件來保證光纜的抗拉伸、壓扁和彎曲等機(jī)械性能。加強(qiáng)元件有兩種設(shè)置方式，一種是放在纜芯中心的中心加強(qiáng)方式，常用于層絞式和骨架式，另一種是放在護(hù)層中的外層加強(qiáng)方式，常用于帶式和束管式。加強(qiáng)元件一般采用圓形鋼絲、扇形鋼絲、鋼絞線或鋼管等。在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境和雷區(qū)中可使用高強(qiáng)度的非金屬材料玻璃絲和芳綸纖維等。（3）護(hù)層護(hù)層位于纜芯外圍，對纜芯的機(jī)械保護(hù)和環(huán)境保護(hù)作用，要求具有良好的抗側(cè)壓力性能及密封防潮和耐腐蝕的能力。護(hù)層結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)敷設(shè)條件選定，敷設(shè)方式主要有管道、直埋、架空、水底（或海底）等幾種。16本課件是可編輯的正常PPT課件纜芯一般來說護(hù)層分為填充層、內(nèi)護(hù)層、防水層、緩沖層、鎧裝層和外護(hù)層等。填充層是由聚氯乙烯（PVC）等組成的填充物，起固定各單元位置的作用。內(nèi)護(hù)層是置于纜芯外的一層聚酯薄膜，一方面將纜芯扎成一整體，另一方面也可起隔熱和緩沖的作用。防水層在一般的光纜中由雙面涂塑的鋁帶（PAP）或鋼帶（PSP）在纜芯外縱包粘結(jié)構(gòu)成，在海底光纜中由全密封的鋁管（含氬弧焊鋁管）或鉛管構(gòu)成。緩沖層用于保護(hù)纜芯受徑向壓刀，一般采用尼龍帶沿軸向螺旋式繞包方塑鋼帶、不銹鋼帶、皺紋鋼帶、單層鋼絲、雙層鋼絲等不同種也有采用尼龍鎧裝的。外護(hù)層是利用擠塑的方法將聚氯乙烯或聚乙烯等塑料擠在光纜外面。光纜還必須有防止潮氣浸入光纜內(nèi)部的措施，一種是在纜芯內(nèi)填充油膏，稱為充油光纜；另一種是采用主動充氣方式，稱為充氣光纜。17本課件是可編輯的正常PPT課件2.典型光纜名稱規(guī)格樣式松套層絞式直埋光纜12芯中心束管光纜6—48芯18本課件是可編輯的正常PPT課件2.典型光纜名稱規(guī)格樣式層絞式帶狀光纜216芯直埋骨架式光纜12芯19本課件是可編輯的正常PPT課件2.典型光纜名稱規(guī)格樣式自承式蝶形引入光纜1芯單芯軟光纜1芯20本課件是可編輯的正常PPT課件2.典型光纜纖芯的顏色按順序分為藍(lán)、橙、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉紅、天藍(lán)。多芯光纜把不同顏色的光纖放在同一束管中成為一組，這樣一根多芯光纜里就可能有幾個束管，束管順序為紅頭藍(lán)尾，紅綠相連。21本課件是可編輯的正常PPT課件3.光纜的種類光纜的種類很多，其分類的方法就更多，下面介紹一些常用的分類方法。（1）按傳輸性能、距離和用途分類。可分為長途光纜、市話光纜、海底光纜和用戶光纜。（2）按光纖的種類分類?？煞譃槎嗄９饫|、單模光纜。（3）按光纖套塑方法分類?？煞譃榫o套光纜、松套光纜。（4）按光纖芯數(shù)多少分類?？煞譃閱涡竟饫|、雙芯光纜、四芯光纜、六芯光纜、八芯光纜、十二芯光纜和二十四芯光纜等。（5）

按加強(qiáng)件配置方法分類。光纜可分為中心加強(qiáng)構(gòu)件光纜、分散加強(qiáng)構(gòu)件光纜、護(hù)層加強(qiáng)構(gòu)件光纜和PE外護(hù)層加一定數(shù)量的細(xì)鋼絲的PE細(xì)鋼絲綜合外護(hù)層光纜。22本課件是可編輯的正常PPT課件3.光纜的種類（6）按敷設(shè)方式分類。光纜可分為管道光纜、直埋光纜、架空光纜和水底光纜。（7）按護(hù)層材料性質(zhì)分類。光纜可分為聚乙烯護(hù)層普通光纜、聚氯乙烯護(hù)層阻燃光纜和尼龍防蟻防鼠光纜。（8）按傳輸導(dǎo)體、介質(zhì)狀況分類。光纜可分為無金屬光纜、普通光纜和綜合光纜。（9）按結(jié)構(gòu)方式分類。光纜可分為扁平結(jié)構(gòu)光纜、層絞式結(jié)構(gòu)光纜、骨架式結(jié)構(gòu)光纜、鎧裝結(jié)構(gòu)光纜（包括單、雙層鎧裝）和高密度用戶光纜等。（10）常用通信光纜按使用環(huán)境可分為。①室(野)外光纜；②軟光纜；③室（局）內(nèi)光纜；④設(shè)備內(nèi)光纜；⑤海底光纜；⑥特種光纜。23本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性

1．光纖的分類（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖（850nm、1310nm、1550nm）。（2）折射率分布：階躍（SI）型、近階躍型、漸變（GI）型、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。折射率分布是指光纖橫截面上折射率沿光纖半徑方向分布的變化情況。典型的分布如圖1-9光纖折射率分布示意圖所示，為階躍型和漸變型。24本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性（a）階躍型（b）漸變型圖1-9光纖折射率分布示意圖25本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性（3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖。①單模光纖只允許一種電場分布方式存在。其折射率分布和突變型光纖相似，纖芯直徑只有8~10μm。光線以直線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，如圖1-10所示。圖1-10單模階躍光纖光傳播示意圖26本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性②多模光纖允許多種電磁場分布方式同時存在。階躍型多模光纖一般纖芯直徑為50~80μm，光線以折線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，如圖1-11所示。圖1-11多模階躍光纖光傳播示意圖27本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性漸變型多模光纖一般纖芯直徑為50μm，光線以正弦形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，如圖1-12所示。圖1-12多模漸變光纖光傳播示意圖28本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性（4）原材料：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、復(fù)合材料（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為無機(jī)材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。（5）制造方法：預(yù)塑有汽相軸向沉積（VAD）、化學(xué)汽相沉積（CVD）等，拉絲法有管律法（Rodintube）和雙坩鍋法等。29本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性2.常用單模光纖（1）G.652（普通單模光纖）

G.652也稱為色散非位移單模光纖，可以應(yīng)用于1310nm波長和1550nm波長窗口的區(qū)域。在1310nm窗口區(qū)域有近似于零的色散，在1550nm窗口損耗最低，但是具有17ps/km?nm的色散值。當(dāng)G.652光纖應(yīng)用于1310nm窗口時，僅適用于SDH系統(tǒng)；當(dāng)G.652光纖應(yīng)用于1550nm窗口時，適用于SDH系統(tǒng)和DWDM系統(tǒng)，如果單通道速率大于2.5Gbit/s，需要進(jìn)行色散補(bǔ)償。全波光纖，即無水峰光纖，通過消除1385nm附近的氫氧根（OH-）離子，從而消除由OH-離子引起的附加水峰衰減，使光纖衰減僅由硅玻璃材料的內(nèi)部散射損耗決定。ITU-T的建議無水峰光纖的編號為G.652C&D，屬于G.652光纖的一種，統(tǒng)一名稱波長擴(kuò)展的色散非位移單模光纖。30本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性（2）G.653（色散位移單模光纖）該類型光纖在1550nm窗口同時獲得最低損耗和最小色散值。因此，主要運(yùn)用于1550nm窗口。適用于高速、長距的單波長通信系統(tǒng)。但是采用DWDM技術(shù)時，在零色散波長區(qū)將出現(xiàn)嚴(yán)重的四波混頻非線性問題，導(dǎo)致復(fù)用信道光信號能量的衰減以及信道串?dāng)_。（3）G.654光纖

G.654光纖工作在1550nm窗口上，平均損耗0.15dB/km~0.19dB/km，比其他類型光纖的損耗低。零色散點仍然位于1310nm窗口。主要適用于長中繼距離的光傳輸系統(tǒng)。31本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性（4）G.655（非零色散位移單模光纖）該類型光纖在1550nm窗口的光纖色散的絕對值不為零并處于某個范圍內(nèi)，保證該窗口處具有最低損耗和較小的色散值。適用于高速、長距的光通信系統(tǒng)。同時，由于非零色散值抑制了非線性四波混頻對DWDM系統(tǒng)的影響，因此，該類型光纖主要用于DWDM系統(tǒng)。①真波光纖真波光纖是目前被廣泛應(yīng)用的一種非零色散位移單模光纖（G.655光纖）。真波光纖的零色散點在1530nm以下的短波長區(qū)，在1549nm～1561nm的色散系數(shù)為2.0ps／nm·km～3.0ps／nm·km。②大有效纖芯面積光纖大有效纖芯面積光纖也屬于非零色散位移單模光纖（G.655光纖），它從本質(zhì)上改進(jìn)了系統(tǒng)抗非線性的能力。32本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性3.光纖的特性光纖的特性主要包括傳輸特性、物理特性、化學(xué)特性和幾何特性等。（1）傳輸特性光纖的損耗(衰減)和色散(帶寬)是描述光纖傳輸特性的重要參量。①損耗隨著傳輸距離的增加，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。光纖的損耗一般用損耗系數(shù)表示，其定義為：每公里光纖對光信號功率的衰減值,單位為dB/km，其表達(dá)是如式1-1所示。光纖損耗的高低直接影響傳輸距離或中繼站間隔距離的遠(yuǎn)近。

（1-1）

Pi為輸入光功率值（W瓦特），Po為輸出光功率值（W瓦特）。假如某光纖的衰減系數(shù)為α=3dB/km，則意味著經(jīng)過一公里光纖傳輸Pi/Po=100.3=2后，其光信號功率值減小了一半。33本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性圖1-13光纖損耗分類34本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性制造光纖的材料能夠吸收光能。光纖材料中的粒子吸收光能以后，產(chǎn)生振動、發(fā)熱，而將能量散失掉，這樣就產(chǎn)生了吸收損耗。吸收損耗包括紅外和紫外吸收損耗、氫氧根離子（OH?）吸收損耗、過度離子吸收損耗（Fe3+、Cu2+、Mn3+、Cr3+等）。散射損耗通常是由于光纖材料密度的微觀變化，以及所含SiO2，GeO2和P2O5等成分的濃度不均勻，使得光纖中出現(xiàn)一些折射率分布不均勻的局部區(qū)域，從而引起光的散射，將一部分光功率散射到光纖外部引起損耗；或者在制造光纖的過程中，在纖芯和包層交界面上出現(xiàn)某些缺陷、殘留一些氣泡和氣痕等。這些結(jié)構(gòu)上有缺陷的幾何尺寸遠(yuǎn)大于光波，引起與波長無關(guān)的散射損耗，并且將整個光纖損耗譜曲線上移，但這種散射損耗相對前一種散射損耗而言要小得多。35本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性②色散當(dāng)光纖的輸入端入射光脈沖信號經(jīng)過長距離傳輸以后，在光纖輸出端，光脈沖波形發(fā)生了時間上的展寬，這種現(xiàn)象即為色散。色散是光纖的傳輸特性之一，反應(yīng)光脈沖沿光纖傳播時，光脈沖的展寬。這是由于不同波長光脈沖在光纖中具有不同的傳播速度。色散一般用色散系數(shù)系數(shù)表示，單位是ps/(nm?km),波長間隔為1nm的光在光纖中傳輸1km所產(chǎn)生的時延差就稱為色散系數(shù)。36本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性在光纖中一般把色散分成模間色散、色度色散、偏振模色散。a.模間色散模間色散是指多模傳輸時同一波長分量的各傳導(dǎo)模的群速度不同引起到達(dá)終端的光脈沖展寬的現(xiàn)象。模間色散主要是對多模光纖而言的。由于單模光纖只傳輸一種模式，因而它不存在模間色散。b.色度色散色度色散包括材料色散和波導(dǎo)色散。材料色散：由于光纖材料石英玻璃對不同光波長的折射率不同，而光源具有一定的光譜寬度，不同的光波長引起的群速度也不同，從而造成了光脈沖的展寬。波導(dǎo)色散：對于光纖的某一傳輸模式，在不同的光波長下的群速度不同引起的脈沖展寬。它與光纖結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)效應(yīng)有關(guān)，因此也稱為結(jié)構(gòu)色散。37本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性c.偏振模色散（PMD）偏振模色散（PMD）是存在于光纖和光器件領(lǐng)域的一種物理現(xiàn)象。單模光纖中的基模存在兩個相互正交的偏振模式，理想狀態(tài)下，兩種偏振模式應(yīng)當(dāng)具有相同的特性曲線和傳輸性質(zhì)，但是由于幾何和壓力的不對稱導(dǎo)致了兩種偏振模式具有不同的傳輸速度，形成PMD。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)，PMD將導(dǎo)致脈沖分離和脈沖展寬，對傳輸信號造成降級，并限制載波的傳輸速率。PMD與其他色散相比，幾乎可以忽略，但是無法完全消除，只能從光器件上使之最小化。脈沖寬度越窄的超高速系統(tǒng)中，PMD的影響越大。38本課件是可編輯的正常PPT課件1．2．3光纖分類及特性（2）幾何特性光纖的幾何特性是指其結(jié)構(gòu)的幾何形狀和尺寸。它直接影響著光纖的光學(xué)傳輸特性。光纖幾何形狀的標(biāo)準(zhǔn)化對得到最小的耦合損耗是非常重要的。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定光纖為圓對稱結(jié)構(gòu)，因此表征光纖幾何特性的參數(shù)是纖芯直徑、包層直徑、纖芯不圓度、包層不圓度和纖芯與包層的同心度誤差。（3）光學(xué)特性①截止波長指光纖中只能傳導(dǎo)基膜的最低工作波長。若工作波長高于截止波長，則高次模截止，僅僅傳導(dǎo)基膜，此時光纖成為單模光纖；若工作波長低于截止波長，則高次模傳導(dǎo)，此時光纖稱為多模光纖。②模場直徑模場直徑表示基膜光斑光強(qiáng)的集中程度。模場直徑越小，通過光纖橫截面的能量密度就越大，當(dāng)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)系能。對于傳輸光纖而言，模場直徑越大越好。39本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型1．光纜的性能光纜的基本性能包括：光纜中的光纖傳輸特性、光纜的機(jī)械特性、光纜的環(huán)境特性和光纜的電氣特性。光纜的傳輸特性取決于被覆光纖。對光纜機(jī)械特性和環(huán)境特性的要求由使用條件確定。40本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型（1）拉力特性光纜能承受的最大拉力取決于加強(qiáng)件的材料和橫截面積，一般要求大于1km光纜的重量，多數(shù)光纜在100～400kg范圍。（2）壓力特性光纜能承受的最大側(cè)壓力取決于護(hù)套的材料和結(jié)構(gòu)，多數(shù)光纜能承受的最大側(cè)壓力在100～400kg/10cm。（3）彎曲特性彎曲特性主要取決于纖芯與包層的相對折射率差△以及光纜的材料和結(jié)構(gòu)。實用光纖最小彎曲半徑一般為20～50mm，光纜最小彎曲半徑一般為200～500mm，等于或大于光纖最小彎曲半徑。（4）溫度特性光纖本身具有良好的溫度特性。光纜溫度特性主要取決于光纜材料的選擇及結(jié)構(gòu)的設(shè)計，采用松套管二次被覆光纖的光纜溫度特性較好。溫度變化時，光纖損耗增加，主要是由于光纜材料（塑料）的熱膨脹系數(shù)比光纖材料（石英）大2～3個數(shù)量級，在冷縮或熱脹過程中，光纖受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生的。在我國，對光纜使用溫度的要求，一般在低溫地區(qū)為-40℃～+40℃，在高溫地區(qū)為-5℃～+60℃。41本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型2.光纜的選型光纜的選型就要知道光纜型號的表示。通信光纜的標(biāo)準(zhǔn)可參見YD/T908-2002中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“光纜型號命名方法”。光纜的型號由型式和規(guī)格兩部分構(gòu)成，中間用“-”分隔。如：

GYFTZA53-36B1.2型式規(guī)格42本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型（1）光纜型式光纜的型式是由分類、加強(qiáng)構(gòu)件、光纜派生結(jié)構(gòu)特征、護(hù)層和外護(hù)層5個部分組成。各部分的代號所表示內(nèi)容如圖1-14所示。圖1-14光纜型式構(gòu)成43本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型①分類的代號

GY——通信用室(野)外光纜

GM——通信用移動式光纜

GJ——通信用室(局)內(nèi)光纜

CS——通信用設(shè)備內(nèi)光纜GH——通信用海底光纜

GT——通信用特殊光纜②加強(qiáng)構(gòu)件的代號加強(qiáng)構(gòu)件指護(hù)套以內(nèi)或嵌入護(hù)套中用于增強(qiáng)光纜抗拉力的構(gòu)件。

無符號——金屬加強(qiáng)構(gòu)件

F——非金屬加強(qiáng)構(gòu)件44本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型③纜芯和光纜的派生結(jié)構(gòu)特征的代號光纜結(jié)構(gòu)特征應(yīng)表示出纜芯的主要類型和光纜的派生結(jié)構(gòu)。當(dāng)光纜型式有幾個結(jié)構(gòu)特征需要注明時，可用組合代號表示，其組合代號按下列相應(yīng)的各代號自上而下的順序排列。纜芯光纖結(jié)構(gòu)

無符號——分立式光纖結(jié)構(gòu)D——光纖帶結(jié)構(gòu)二次被覆結(jié)構(gòu)無符號——光纖松套被覆結(jié)構(gòu)或無被覆結(jié)構(gòu)J——光纖緊套被覆結(jié)構(gòu)S——光纖束結(jié)構(gòu)注：光纖束結(jié)構(gòu)是指經(jīng)固化形成一體的相對位置固定的束狀光纖結(jié)構(gòu)。45本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型松套管材料無符號——塑料松套管或無松套管M——金屬松套管纜芯結(jié)構(gòu)無符號——層絞結(jié)構(gòu)G——骨架槽結(jié)構(gòu)X——中心管結(jié)構(gòu)阻水結(jié)構(gòu)特征無符號——全干式或半干式T——填充式承載結(jié)構(gòu)無符號——非自承式結(jié)構(gòu)C——自承式結(jié)構(gòu)吊線材料無符號——金屬加強(qiáng)吊線或無吊線F——非金屬加強(qiáng)吊線截面形狀無符號——圓形8——“8”字形狀B——扁平形狀E——橢圓形狀46本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型護(hù)套阻燃代號（無符號）——非阻燃材料護(hù)套

Z——阻燃材料護(hù)套護(hù)套材料和結(jié)構(gòu)代號如表所示代號護(hù)套材料結(jié)構(gòu)代號護(hù)套材料結(jié)構(gòu)Y聚乙烯護(hù)套H低煙無鹵護(hù)套V聚氯乙烯護(hù)套L鋁護(hù)套U聚氨酯護(hù)套G鋼護(hù)套A鋁-聚乙烯粘接護(hù)套（簡稱A護(hù)套）S鋼-聚乙烯粘接護(hù)套（簡稱S護(hù)套)F非金屬纖維增強(qiáng)-聚乙烯粘接護(hù)套（簡稱F護(hù)套）W夾帶鋼絲的鋼-聚乙烯粘接護(hù)套（簡稱W護(hù)套）47本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型⑤外護(hù)層的代號當(dāng)有外護(hù)層時，它可包括墊層、鎧裝層和外被層的某些部分和全部，其代號用兩組數(shù)字表示（墊層不需表示），第一組表示鎧裝層，它可以是一位或兩位數(shù)字，見表3-1；第二組表示外被層或外套，它應(yīng)是一位數(shù)字，見表3-2。48本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型代號鎧裝層0無鎧裝層1鋼管2繞包雙鋼帶3單細(xì)圓鋼絲33雙細(xì)圓鋼絲4單粗圓鋼絲44雙粗圓鋼絲5皺紋鋼帶6非金屬絲束7非金屬帶注：當(dāng)光纜有外被層時，用“0”表示“無鎧裝層”；光纜無外被層時，用代號“無符號”表示“無鎧裝層”。表3-1鎧裝層代號49本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型代號外被層或外套無符號無外被層1纖維外被2聚氯乙烯套3聚乙烯套4聚乙烯套加覆尼龍?zhí)?聚乙烯保護(hù)管6阻燃聚乙烯套7尼龍?zhí)准泳勐纫蚁┨妆?-2外被層或外套50本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型（2）光纜規(guī)格光纜的規(guī)格是由光纖和導(dǎo)電芯線的有關(guān)規(guī)格組成，之間“+”號隔開，如圖1-15所示。圖1-15光纜規(guī)格構(gòu)成51本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型①光纖規(guī)格光纖的規(guī)格由光纖數(shù)和光纖類別組成。注:如果同一根光纜中含有兩種或兩種以上規(guī)格（光纖數(shù)和類別）的光纖時，中間應(yīng)用“十“號聯(lián)接。光纖數(shù)的代號：用光纜中同類別光纖的實際有效數(shù)目的數(shù)字表示。光纖類別的代號：采用光纖產(chǎn)品的分類代號表示，即用大寫A表示多模光纖，大寫B(tài)表示單模光纖，再以數(shù)字和小寫字母表示不同種類型光纖。

A——多模光纖，見表3-3所示。

B——單模光纖，見表3-4所示。52本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型分類代號特性纖芯直徑（μm）包層直徑（μm）材料A1a漸變折射率50125二氧化硅A1b漸變折射率62.5125二氧化硅A1c漸變折射率85125二氧化硅A1d漸變折射率100140二氧化硅A2a突變折射率100140二氧化硅A2b突變折射率200240二氧化硅A2c突變折射率200280二氧化硅A3a突變折射率200300二氧化硅芯塑料包層A3b突變折射率200380二氧化硅芯塑料包層A3c突變折射率200230二氧化硅芯塑料包層A4a突變折射率980-9901000塑料A4b突變折射率730-740750塑料A4c突變折射率480-490500塑料表3-3多模光纖53本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型分類代號名稱材料B1.1非色散位移型二氧化硅B1.2截止波長位移型B2色散位移型B3色散平坦型B4非零色散位移型表3-4單模光纖54本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型②通信線規(guī)格的構(gòu)成應(yīng)符合YD/T322中表的規(guī)定。例如:2×2×0.4，表示2對標(biāo)稱直徑為O.4mm的通信線對。③導(dǎo)電芯線的規(guī)格導(dǎo)電芯線規(guī)格的構(gòu)成應(yīng)符合YD/T322中第3.1.6條中銅導(dǎo)電芯線規(guī)格構(gòu)成的規(guī)定。示例:2×1.5，表示2根標(biāo)稱截面積為1.5mm2

的饋電線。55本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型根據(jù)以上光纜型號規(guī)范，GYFTZA53-36B1.3的含義如下：56本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型現(xiàn)需要非金屬加強(qiáng)構(gòu)件、松套層絞填充式、鋁一聚乙烯粘接護(hù)套、皺紋鋼帶鎧裝、聚乙烯護(hù)套通信用室外光纜，包含12根B1.3類單模光纖、2對標(biāo)稱直徑為O.4mm的通信線和4根標(biāo)稱截面積為1.5mm2的饋電線，請選擇適當(dāng)光纜型號。光纜型號應(yīng)表示為:GYFTA53-12B1.3+2×2×O.4+4×1.5。57本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.4光纜的性能與選型某工程需要非金屬加強(qiáng)構(gòu)件、光纖帶骨架全干式、聚乙烯護(hù)套、非金屬絲鎧裝、聚乙烯套通信用室外光纜，包含144根B1.3類單模光纖，請選擇適當(dāng)光纜型號。光纜型號應(yīng)表示為:GYFDGY63-144B1.3.

C企業(yè)需要購置金屬加強(qiáng)構(gòu)件、松套層絞填充式、鋁一聚乙烯粘接護(hù)套通信用室外光纜，包12含根B1.3類單模光纖和6根B4類單模光纖，請選擇適當(dāng)光纜型號。光纜型號應(yīng)表示為:GYTA-128B1.3+6B4

58本課件是可編輯的正常PPT課件1.3項目實施在實際工作單盤光纜的長度在2km~4km，實際傳輸距離一般有幾十千米，這個時候需要將光纜熔接連接成為一個長的中繼段，或者由于野蠻施工等原因光纜被挖斷，也需要進(jìn)行光纜的接續(xù)。此外在施工完成后需要測量光纜的長度及衰減是否符合要求，因此光纜長度和衰減量的測量也是工作中常見的任務(wù)。59本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接1．準(zhǔn)備工作預(yù)備好光纜熔接用必要的操作設(shè)備、工具和材料并檢查熔接機(jī)電源。光纜熔接過程中的核心光纖熔接機(jī)，此外還需要去除光纜外護(hù)套的光纜開剝刀、去除涂覆層的米勒鉗，用于光纖端面制作的光纖切割刀、熱縮套管、酒精、去脂棉球等，如圖1-16所示。圖1-16光纜熔接所需主要工具60本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接2．光纜的開剝：（1）先用卷尺量出一次性需開剝光纜的長度。做好標(biāo)記，用光纜開剝刀將需開剝掉的光纜外護(hù)套劃斷，取下外護(hù)套。（2）用老虎鉗把加強(qiáng)件剪斷，擇向兩邊，用衛(wèi)生紙將油膏擦拭干凈。（3）將光纜固定到接續(xù)盒內(nèi)。將光纜穿入接續(xù)盒，固定鋼絲時一定要壓緊，不能有松動。否則，有可能造成光纜打滾纖芯。3．光纖熔接光纜熔接時應(yīng)該遵循的原則芯數(shù)相同時，要同束管內(nèi)的對應(yīng)色光纖；芯數(shù)不同時，按順序先熔接大芯數(shù)再接小芯數(shù)，常見的光纜有層絞式、骨架式和中心管束式光纜，纖芯的顏色按順序分為：蘭、桔、綠、棕、灰、白、紅、黑、黃、紫、粉、青。光纖熔接步驟。61本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接（1）準(zhǔn)備熔接機(jī)按下熔接機(jī)操作面板上的“ON/OFF”按按鈕，等待熔接機(jī)啟動并進(jìn)入到工作畫面。如圖1-17所示。圖1-17打開電源62本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接（2）光纖端面制備熱縮套管應(yīng)在剝覆前穿入，嚴(yán)禁在端面制備后穿入。將光纖穿過熱縮管。將不同管束、不同顏色的光纖分開，穿過熱縮套管。剝?nèi)ネ磕▽拥墓饫|很脆弱使用熱縮套管，可以保護(hù)光纖接頭。①光纖涂覆層的剝除光纖涂覆層的剝除，左手拇指和食指捏緊光纖，使之成水平狀，所露長度以5cm為準(zhǔn)，余纖在無名指、小拇指之間自然打彎，以增加力度，防止打滑。如圖1-18所示。圖1-18剝除涂覆層63本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接②裸纖的清潔裸纖的清潔，應(yīng)按下面的兩步操作：

a．觀察光纖剝除部分的涂覆層是否全部剝除，若有殘留，應(yīng)重新剝除。如有極少量不易剝除的涂覆層，可用綿球沾適量酒精，一邊浸漬，一邊逐步擦除。

b．將棉花撕成層面平整的扇形小塊，沾少許酒精（以兩指相捏無溢出為宜），折成“V”形，夾住以剝覆的光纖，順光纖軸向擦拭，力爭一次成功，一塊棉花使用2～3次后要及時更換，每次要使用棉花的不同部位和層面，這樣即可提高棉花利用率，又防止了探纖的兩次污染。64本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接③裸纖的切割裸纖的切割是光纖端面制備中最為關(guān)鍵的部分，精密、優(yōu)良的切刀是基礎(chǔ)，而嚴(yán)格、科學(xué)的操作規(guī)范是保證。光纖端面制作的好壞將直接影響接續(xù)質(zhì)量，所以在熔接前一定要做好合格的端面。首先要清潔切刀和調(diào)整切刀位置，切刀的擺放要平穩(wěn)，放置好光纖，切割時，動作要自然、平穩(wěn)、勿重、勿急，避免斷纖、斜角、毛刺及裂痕等不良端面的產(chǎn)生。切割過程如圖1-19所示。圖1-19切割裸纖65本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接（3）光纖熔接①打開防風(fēng)罩，將左右兩邊的光纖壓板打開。②將剛剛制備好的光纖置入V-型槽，蓋上光纖壓板，如圖1-20（a）所示。③關(guān)閉防風(fēng)罩。其中：熔接模式“SMFAST”表示熔接程序用于標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖快速熔接。④選擇希望的熔接模式，例如我們選擇“Auto”，加熱模式“60mm”表示加熱程序用于加熱標(biāo)準(zhǔn)60mm熱縮管，按下操作面板上的“SET”鍵，執(zhí)行熔接操作，如圖1-20（b）所示。熔接完成后，屏幕將顯示熔接估算結(jié)果，正常的推斷損耗值合格范圍為：SM≤0.03dB，MM≤0.02dB，如熔接估算損耗偏大，必須重新切割光纖線，再次熔接，直至合格為止。光纖熔接如圖1-20（c）所示。66本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接a光纖置入V型槽b工作模式為Auto

c熔接完成圖1-20光纖熔接67本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接（4）保護(hù)熔接點①熔接完成后，拿住熱縮軟管，取出光纖，保持緊繃，將熱縮套管移到熔接位置。②打開加熱爐的夾具和蓋子，將熱縮管置于加熱爐的中心位置，且套管中的加強(qiáng)芯朝下放置，加熱爐蓋會自動關(guān)閉。③按下加熱啟動鍵“HEAT”。④熱縮完成后，“HEAT”指示燈自動熄滅，此時可從加熱爐中移出已熱縮好的光纖，檢查熱縮管內(nèi)部有無氣泡和灰塵，如有氣泡和灰塵，需要重新熱縮。如圖1-21所示。68本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接a放置熱縮管b檢查熱縮狀態(tài)圖1-21熱縮管制作69本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接4．盤纖盤纖是一門技術(shù)，更是一門藝術(shù)?？茖W(xué)的盤纖可使光纖布局合理、附加損耗小、經(jīng)得住時間和惡劣環(huán)境的考驗，可避免因擠壓造成的斷纖現(xiàn)象。完成盤纖后的光纜終端盒如圖1-22所示。圖1-22光纜終端盒盤纖圖70本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接5．光纜接續(xù)的注意事項（1）光纖熔接機(jī)最為嬌貴的部分就是V型槽，光纖壓腳等部位。在熔接過程中需要清潔時，一定要用干棉花進(jìn)行清潔。（2）切割時盡量保證切割端面垂直，在把切好的光纖放在指定位置的過程中，光纖的端面不要接觸任何地方，碰到則需要我們重新清潔、切割。（3）放光纖在其位置時，不要太遠(yuǎn)也不要太近，在V型槽與電極1/2處為宜。（4）在熔接的整個過程中，不要打開防風(fēng)蓋。（5）加熱熱縮套管時，光纖熔接部位一定要放在正中間，加一定張力，防止加熱過程出現(xiàn)氣泡，固定不充分等現(xiàn)象，強(qiáng)調(diào)的是加熱過程和光纖的熔接過程可以同時進(jìn)行，加熱后拿出時，不要接觸加熱后的部位，溫度很高，避免發(fā)生危險。（6）整理工具時，注意碎光纖頭，防止危險，光纖是玻璃絲，很容易扎進(jìn)人的身體。71本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接6．利用本校的實踐條件進(jìn)行光纜的熔接。（1）請將用到的設(shè)備工具填入表中。（2）熔接光纜型號為：

（3）描述所使用光纜型號的含義：序號設(shè)備儀器名稱型號1

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72本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-1光纜的熔接（4）實施熔接，熔接光纜為

芯光纜，每個光纜熔接接頭損耗填入表。序號纖芯顏色損耗（dB）序號纖芯顏色損耗（dB）1

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（5）分析光纜熔接接頭損耗是否在合格范圍，如不在合格范圍，分析原因。73本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減1．OTDR的基本原理光時域反射儀（OpticalTimeDomainReflectometer,簡稱OTDR）是通過測量背向瑞利散射光，測量光纖損耗、故障點、接頭損耗、光纖長度的實用化測量儀器。OTDR的工作原理圖1-23所示。光纖產(chǎn)生的連續(xù)低級別光稱為瑞利背向散射，連接點處的高反射峰值稱為菲涅爾反射。74本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減圖1-23OTDR的工作原理示意圖

OTDR輸出一個光脈沖進(jìn)入連接的光纖中，并及時接收來自該脈沖的后向散射功率和由于事件造成的反射。屏幕上顯示采集到軌跡圖，縱軸為后向散射功率dB值，橫軸為光纖距離。75本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減2.OTDR事件在OTDR光纖測試中經(jīng)常用到背向散射、非反射事件、反射事件和光纖尾端，如圖1-26所示。光纖自身反射回的光信號稱為背向散射光（簡稱背向散射）。76本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減非反射事件：光纖中的熔接頭和微彎都會帶來損耗；但不會引起反射。在OTDR的測量結(jié)果曲線上，這兩種事件會以在背向散射電平上附加一下突然的下降臺階的形式表現(xiàn)出來。那么在豎軸上的改變即為某一事件的損耗大小.反射事件：活動連接器，機(jī)械接頭和光纖中的折裂都會同時引起損耗和反射。損耗的大小同樣是由背向電平值的改變量來決定。反射值（通常以回波損耗的形式表示）是由背向散射上反射峰的幅度所決定的。光纖的尾端通常有2種情況。第一種情況是：如果光纖的尾端是平整的端面或在尾端接有活動連接器（平整，拋光）。在光纖的尾端就會存在反射率為4％的菲涅爾反射。第二種情況是：如果光纖的尾端是破裂的端面。由于尾端端面的不規(guī)則性會使光線漫射而不會引起反射。在這種情況下，光纖尾端的顯示信號曲線從背向反射電平簡單是降到OTDR噪聲底電平下。雖然破裂的尾端也可能會引起反射，但它的反射峰不會像平整尾端或活動連接器帶來的反射峰值那么大。77本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減3.操作步驟（1）接通電源開關(guān)（2）連接被測光纖將待測光纖與OTDR按照圖1-27進(jìn)行連接。光纖活動連接器應(yīng)與OTDR光輸出端口適配器相匹配。圖1-27測試連接圖78本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減01必須確保光連接器無灰塵污染，無任何外部雜物；03將光纖光纜連接器小心地插入OTDR光輸出端口，且適當(dāng)旋緊；02用無水酒精棉球清洗光連接器的端面；79本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減（3）波長設(shè)定；（4）距離范圍、脈寬的設(shè)定（5）折射率設(shè)定（6）預(yù)測試狀態(tài)（7）測量信息查閱（8）選A/B標(biāo)尺信息狀態(tài)中，進(jìn)行兩點的距離和損耗測量。80本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減5．曲線分析注意事項:（1）在儀器測量時，激光器在工作，此時有光脈沖輸出，所以光纖光纜連接時，儀器應(yīng)處于測量停止?fàn)顟B(tài)時候。光脈沖是不可見的，雖相當(dāng)弱，不致?lián)p傷人體，但也應(yīng)防止光脈沖射入人眼。（2）光連接器是精密光系統(tǒng)，注意防止灰塵及其它外部雜物的污染。（3）一般情況下，選擇測試量程應(yīng)為被測光纖的1.5-2倍，以避免第一次和第二次測菲涅耳反射信號疊加到后向反射信號上，造成測試的誤差。81本課件是可編輯的正常PPT課件任務(wù)1-2利用OTDR測試光纖的長度和衰減6.根據(jù)本校條件，采用OTDR測試光纖的長度和衰減（1）不同波長、不同脈沖寬度條件下測量連接損耗、平均損耗和反射損耗。將結(jié)果記錄在表中。（2）記錄測試曲線，并對測試結(jié)果進(jìn)行分析。量程（km）波長（nm）脈沖寬度（ns）衰減系數(shù)（dB/km）鏈損耗（dB）鏈長度（km）51310100ns275ns1550100ns275ns82本課件是可編輯的正常PPT課件83Thankyou!本課件是可編輯的正常PPT課件光纖通信技術(shù)（第二版）主編吳靜84本課件是可編輯的正常PPT課件2.1項目描述在實際光網(wǎng)絡(luò)中除了光端機(jī)、光纖外我們還需要光纖連接器實現(xiàn)設(shè)備與光纖連接的連接；負(fù)責(zé)光信號合路和分路的光耦合器；對光信號進(jìn)行衰減的光衰減器等。這些器件共同點是不需要電源，沒有發(fā)生光電能量的轉(zhuǎn)換部件，我們稱之為無源光器件。無源光器件的種類繁多，功能及形式各異，但在光纖通信網(wǎng)絡(luò)里是一種使用性很強(qiáng)的不可缺少的器件。隨著無源光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展應(yīng)用，無源光器件得到了廣泛應(yīng)用，在光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中無源光器件的正確使用成為了重要項目之一。85本課件是可編輯的正常PPT課件2.2項目知識準(zhǔn)備2.2.1光纖連接器1．什么是光纖連接器光纖連接器主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與儀表、設(shè)備與光纖及光纖與光纖的非永久性固定連接。它是光纖通信領(lǐng)域最基本、應(yīng)用最廣泛的無源器件，又稱光纖活動連接器，俗稱活接頭。光纖連接器的功能：（4）可與系統(tǒng)和儀表進(jìn)行活動連接；（1）可形成連續(xù)光路；（2）可重復(fù)裝卸；（3）可與有源或無源器件進(jìn)行活動連接；86本課件是可編輯的正常PPT課件2.2項目知識準(zhǔn)備2.2.1光纖連接器1．什么是光纖連接器光纖連接器主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與儀表、設(shè)備與光纖及光纖與光纖的非永久性固定連接。它是光纖通信領(lǐng)域最基本、應(yīng)用最廣泛的無源器件，又稱光纖活動連接器，俗稱活接頭。光纖連接器的功能：（1）可形成連續(xù)光路；（2）可重復(fù)裝卸；（3）可與有源或無源器件進(jìn)行活動連接；（4）可與系統(tǒng)和儀表進(jìn)行活動連接；87本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器光纖連接器由光纖和光纖兩端的插頭組成，插頭由插針和外圍的鎖緊結(jié)構(gòu)組成。插針的定位是通過適配器(又稱為法蘭盤)中的套筒來實現(xiàn)的。插針和套筒是光纖連接器的核心部件，如圖2-1所示。88本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器2．光纖連接器的性能指標(biāo)（1）光學(xué)性能：對于光纖連接器的光性能方面的要求，主要是插入損耗和回波損耗這兩個最基本的參數(shù)。①插入損耗（InsertionLoss）即連接損耗，是指因連接器的導(dǎo)入而引起的鏈路有效光功率的損耗。插入損耗越小越好，一般要求應(yīng)不大于0.5dB。②回波損耗（ReturnLoss）是指連接器對鏈路光功率反射的抑制能力，其典型值應(yīng)不小于25dB。實際應(yīng)用的連接器，插針表面經(jīng)過了專門的拋光處理，可以使回波損耗更大，一般不低于45dB。89本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器（2）互換性，指連接器各部件互換時插入損耗的變化。每次互換后，其插入損耗變化量

L越小越好。（3）重復(fù)性，指光纖活動連接器多次插拔后插入損耗的變化。每次插拔后插入損耗變化量

L越小越好。（4）穩(wěn)定性，指連接器連接后，插入損耗隨時間、環(huán)境溫度的變化值，此值越小越好。（5）插拔壽命（最大可插拔次數(shù)），光纖連接器的插拔壽命一般由元件的機(jī)械磨損情況決定。目前，光纖連接器的插拔壽命一般可大于1000次，附加損耗不超過0.2dB。90本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器3．光纖連接器的型號在表示尾纖接頭、跳線接頭的標(biāo)注中，我們常能見到“FC/PC”、“SC/PC”、“SC/APC”、“FC/APC”，尾纖和跳線如圖2-2所示。FC/PC中“/”前面部分表示尾纖的連接器型號。FC接頭是金屬接頭，金屬接頭的可插拔次數(shù)比較多?！?”后面表明光纖接頭截面工藝，即研磨方式。91本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器光纖連接器的品種很多，按照連接頭結(jié)構(gòu)形式可分為FC、ST、LC、SC、MTRJ、MU等各種形式，如圖2-3所示。

92本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器①SC型連接器這是一種由日本NTT公司開發(fā)的光纖連接器。其外殼呈矩形，所采用的插針與耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型完全相同。其中插針的端面多采用PC或APC型研磨方式；緊固方式是采用插拔銷閂式，不需旋轉(zhuǎn)。②LC型連接器LC型連接器是著名Bell（貝爾）研究所研究開發(fā)出來的，采用操作方便的模塊化插孔（RJ）閂鎖機(jī)理制成。其所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，為1.25mm。這樣可以提高光纖配線架中光纖連接器的密度。③FC型連接器這種連接器最早是由日本NTT研制。FC是FerruleConnector的縮寫，表明其外部加強(qiáng)方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。93本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器④ST型連接器ST型連接器采用帶鍵的卡口式鎖緊結(jié)構(gòu)，確保連接時精確對準(zhǔn)。其優(yōu)點時重復(fù)性好、體積小、重量輕。⑤MU型連接器MU（MiniatureunitCoupling）連接器是以目前使用最多的SC型連接器為基礎(chǔ)，由NTT研制開發(fā)出來的世界上最小的單芯光纖連接器，。該連接器采用1.25mm直徑的套管和自保持機(jī)構(gòu)，其優(yōu)勢在于能實現(xiàn)高密度安裝。⑥MT-RJ型連接器MT-RJ起步于NTT開發(fā)的MT連接器，帶有與RJ-45型LAN電連接器相同的閂鎖機(jī)構(gòu)，通過安裝于小型套管兩側(cè)的導(dǎo)向銷對準(zhǔn)光纖，為便于與光收發(fā)信機(jī)相連，連接器端面光纖為雙芯（間隔0.75mm）排列設(shè)計，是主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱淮呙芏裙饫w連接器。94本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1光纖連接器常用光纖適配器（法蘭）如圖2-4所示。95本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.2光衰減器1．什么是光衰減器光衰減器是用于對光功率進(jìn)行衰減的器件。它主要用于光纖系統(tǒng)的指標(biāo)測量、短距離通信系統(tǒng)的信號衰減、調(diào)整中繼段的線路衰減，測量光系統(tǒng)的靈敏度、校正光功率計以及系統(tǒng)試驗等場合。光衰減器要求重量輕、體積小、精度高、穩(wěn)定性好、使用方便等。光衰減器根據(jù)其工作原理，可分為耦合型光衰減器、位移型光衰減器和衰減片型光衰減器，如圖2-5所示。（1）耦合型光衰減器把輸入光纖的光信號經(jīng)過一耦合器，按一定比例分配給兩根輸出光纖，從而達(dá)到衰減光信號的目的。（2）移位型光衰減器讓光纖在對接時發(fā)生一定錯位，使光能量發(fā)生損失，從而達(dá)到控制衰減量的目的。96本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.2光衰減器（3）衰減片型光衰減器直接將具有衰減特性的衰減片固定在光纖的端面上或光傳輸通路中，達(dá)到衰減信號的目的，可制成可變式光衰減器，也可制成固定式光衰減器。97本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.2光衰減器2．衰減器的類型（1）固定式光衰減器和可變式光衰減器光衰減器按其衰減量的變化方式不同分固定式光衰減器和可變式光衰減器兩種。固定式光衰減器，其造成的功率衰減值是固定不變的，一般用于調(diào)節(jié)傳輸線路中某一區(qū)間的損耗。如圖2-6所示為10dB固定式光衰減器。98本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.2光衰減器（2）可變式光衰減器，所造成的功率衰減值可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。可變衰減器又分為連續(xù)可變和分擋可變兩種。前者的衰減范圍可達(dá)60dB以上，衰減量誤差＜10%。通常將兩種可變衰減器組合起來使用。圖2-7所示為可變式光衰減器。99本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.2光衰減器3．光衰減器的應(yīng)用光纖衰減器作為一種光無源器件，用于光通信系統(tǒng)當(dāng)中的調(diào)試光功率性能、調(diào)試光纖儀表的定標(biāo)校正，光纖信號衰減。實際應(yīng)用中根據(jù)系統(tǒng)工作波長，光纖類型、尺寸和連接器接口類型，并考慮衰減器的插入損耗低，回波損耗高，良好的重復(fù)性，可調(diào)范圍大，衰減精度高等綜合因素選擇合適的衰減器。可變光衰減器的典型技術(shù)指標(biāo)如表2-1所示。100本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器1．什么是光耦合器光耦合器是分路或合路光信號的器件。它的功能是把一個輸入的光信號分配給多個輸出（分路），或把多個輸入的光信號組合成一個輸出（耦合）。2．光耦合器主要類型光耦合器有四種基本類型：T形耦合器、星形耦合器、定向耦合器和波分復(fù)用器/解復(fù)用器。（1）T形耦合器這是一種2×2的3端耦合器，如圖2-8（a）所示，其功能是把一根光纖輸入的光信號按一定比例分配給兩根光纖，或把兩根光纖輸入的光信號組合在一起，輸入一根光纖。這種耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率組合器。101本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器（2）星形耦合器這是一種n×m耦合器，如圖2-8（b）所示，其功能是把n根光纖輸入的光功率組合在一起，均勻地分配給m根光纖，m和n不一定相等。這種耦合器通常用作多端功率分配器。102本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器（3）定向耦合器這是一種2×2的3端或4端耦合器，其功能是分別取出光纖中向不同方向傳輸?shù)墓庑盘?。如圖2-8（c）所示，光信號從端1傳輸?shù)蕉?，一部分由端3耦合，端4無輸出；光信號從端2傳輸?shù)蕉?，一部分由端4耦合，端3無輸出。因此定向耦合器只可用作分路器，不能用作合路器。（4）波分復(fù)用器/解復(fù)用器

這是一種與波長有關(guān)的耦合器，如圖2-8（d）所示。波分復(fù)用器的功能是把多個不同波長的發(fā)射機(jī)輸出的光信號組合在一起，輸入到一根光纖；解復(fù)用器是把一根光纖輸出的多個不同波長的光信號，分配給不同的接收機(jī)。前者稱為合波器，后者稱為分波器。后面有詳細(xì)的介紹。103本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器3．光耦合器的性能指標(biāo)（1）插入損耗Li它表示了定向耦合器損耗的大小。如由端1輸入光功率P1，應(yīng)由端2和端3輸出光功率為P2和P3，插入損耗等于輸出光功率之和與輸入光功率之比的分貝值，用Li表示為：一般情況下，要求Li≤0.5dB（2）隔離度LC

如圖2-8（c）所示，由端1輸入的光功率P1應(yīng)從端2和端3輸出，端4理論上應(yīng)無光功率輸出。但實際上端4還是有少量光功率輸出（P4），其大小就表示了1、4兩個端口的隔離程度。隔離度LC表示為：一般情況下，要求LC>20dB。

104本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器3）分光比T分光比等于兩個輸出端口的光功率之比，如從端1輸入光功率，則端2和端3分光比為：

一般情況下，定向耦合器的分光比為1︰1～1︰10，由需要來決定。4.光耦合器的選擇光分路器是把光信號分路/合路的光無源器件，一般是對同一波長的光信號進(jìn)行分離或者合路。按照光分路器的端口排布不同，可以分為對稱的星型分路器和不對稱的樹型分路器；按照光纖類型可以分為單模光分路器和多模光分路器；按照帶寬可以分為窄帶光分路器和寬帶光分路器。按制作方式常見的為平面光波導(dǎo)分路器、熔融拉錐型分路器，105本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器目前有兩種類型光分路器可以滿足分光的需要：一種是利用傳統(tǒng)的拉錐耦合器工藝生產(chǎn)的熔融拉錐式光纖分路器（FTBSplitter），一般能同時滿足1310nm和1490nm波長的正常分光。；一種是基于光學(xué)集成技術(shù)生產(chǎn)的平面光波導(dǎo)分路器(PLCSplitter)，工作波長可在1260nm～1650nm寬譜波段，這種分路器對波長不敏感，體積很小，分光的均勻性好，但價格較貴。兩種光分路器如圖2-9所示。106本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器5．光耦合器的使用目前通信網(wǎng)中大量使用PLC光分路器，因此下面主要介紹PLC光分路器。產(chǎn)品的組成①裸PLC器件的構(gòu)造裸PLC器件由一個PLC光分路器芯片和兩端的光纖陣列耦合組成。構(gòu)造如圖2-11所示。芯片采用半導(dǎo)體工藝在石英基底上生長制作一層分光波導(dǎo)，芯片有一個輸入端和N個輸出端波導(dǎo)。然后在芯片兩端分別耦合輸入輸出光纖陣列。外部一般采用不銹鋼封裝。107本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器②模塊式PLC的構(gòu)造模塊式PLC有機(jī)架式、插片式、托盤式、盒式、微型式等類型。其中盒式PLC的構(gòu)造如圖2-11所示。108本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器（2）產(chǎn)品的識別模塊式分路器如圖2-12所示圖2-12光分路器的實物109本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器（3）產(chǎn)品的通道識別模塊式光分路器的通道識別如圖2-13所示。公共端：通道少的一側(cè)。110本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.3光耦合器（4）產(chǎn)品的使用注意事項①開產(chǎn)品包裝時，必須確認(rèn)產(chǎn)品是否有損傷。②檢查產(chǎn)品各連接頭的防護(hù)是否齊全（僅針對加連接頭產(chǎn)品）。③根據(jù)產(chǎn)品的連接頭型號，選擇相應(yīng)的適配器及連接器進(jìn)行使用。④連接頭在使用前必須進(jìn)行清潔，清潔后方可使用。⑤連接頭連接安裝必須到位（如：SC/PC型連接頭，安裝時，注意連接器定位鍵方向，插入時要聽到咔的響聲，并確認(rèn)連接器表面的白線是否和適配器對齊），避免因安裝不到位而導(dǎo)致產(chǎn)品的損耗大。111本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.4光隔離器與光環(huán)行器1．光隔離器光隔離器的作用是保證光波只能正向傳輸?shù)钠骷?，防止光路中由于各種原因產(chǎn)生的反射光對光源以及光路系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響。光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應(yīng)。法拉第效應(yīng)是法拉第在1845年首先觀察到不具有旋光性的材料在磁場作用下使通過該物質(zhì)的光的偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，也稱磁致旋光效應(yīng)。單模光纖中傳輸?shù)墓獾钠駪B(tài)(SOP，StateofPolarization)是在垂直于光傳輸方向的平面上電場矢量的振動方向。在任何時刻，電場矢量都可以分解為兩個正交分量，這兩個正交分量分別稱為水平模和垂直模。光隔離器的工作原理如圖2-14所示。112本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.4光隔離器與光環(huán)行器對于正向入射的信號光，通過起偏器后成為線偏振光，法拉弟旋磁介質(zhì)與外磁場一起使信號光的偏振方向右旋45度，并恰好使低損耗通過與起偏器成45度放置的檢偏器。對于反向光，出檢偏器的線偏振光經(jīng)過放置介質(zhì)時，偏轉(zhuǎn)方向也右旋轉(zhuǎn)45度，從而使反向光的偏振方向與起偏器方向正交，完全阻斷了反射光的傳輸。隔離器的主要性能指標(biāo)有工作波長，典型插入損耗（參考值：0.4dB），最大插入損耗（參考值：0.6dB），典型峰值隔離度，最小隔離度（參考值：40dB），回波損耗（即反射損耗）（參考值：60dB）等。113本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.4光隔離器與光環(huán)行器2．光環(huán)行器光環(huán)行器的典型結(jié)構(gòu)有N（N≥3）個端口，如圖2-15所示，圖（a）為三端口環(huán)行器，圖（b）為四端口環(huán)行器。當(dāng)光由端口1輸入時，光幾乎無損地由端口2輸出，其他端口幾乎沒有光輸出；當(dāng)光由端口2輸入時，光也幾乎無損地由端口3輸出，其他端口幾乎沒有光輸出，依此類推。這N個端口形成了一個連續(xù)的通道。嚴(yán)格地講，若端口N輸入的光可以由端口1輸出，稱為環(huán)形器，若端口N輸入的光不可以由端口1輸出，稱為準(zhǔn)環(huán)行器；通常人們并不在名稱上做嚴(yán)格區(qū)分，一般都稱為環(huán)行器。光環(huán)形器的非互易性使其成為雙向通信中的重要器件，它可以完成正反向傳輸光的分離任務(wù)。光環(huán)形器在光通信中單纖雙向通信、上/下話路、合波/分波及色散補(bǔ)償?shù)阮I(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。114本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.4光隔離器與光環(huán)行器插入損耗和隔離度是光環(huán)形器的兩個主要性能參數(shù)，從輸入端口輸入的光信號到輸出端口時，衰減盡量小，即要求對正向入射光的插入損耗越小越好；對不應(yīng)有輸出的端口，隔離度越大越好。目前器件典型的插入損耗值約為1dB左右，隔離度為40dB～50dB。115本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.5光波長轉(zhuǎn)換器能夠使信號從一個波長轉(zhuǎn)換到另一個波長的器件稱為光波長轉(zhuǎn)換器。光波長轉(zhuǎn)換器具有多種作用：①波長轉(zhuǎn)換，輸入波長任選，輸出波長任定；②輸入、輸出光纖（多模光纖或單模光纖）類型任選，輸入、輸出光信號模式任定。簡而言之，利用光波長轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)上的光信號任意波長和任意模式變換。1．光電型波長轉(zhuǎn)換器如圖2-16所示，接收機(jī)中的光電檢測器首先將波長為λ1的輸入光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大器的放大以后，對激光器進(jìn)行調(diào)制，輸出所需要的波長為λ2的光信號，即完成了光波長轉(zhuǎn)換。116本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.5光波長轉(zhuǎn)換器2．全光型波長轉(zhuǎn)換器全光型波長轉(zhuǎn)換器的核心器件是半導(dǎo)體光放大器（SOA）。SOA的放大原理與半導(dǎo)體激光器的工作原理相同，也是利用能級間受激躍遷而出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象進(jìn)行光放大。SOA有兩種：一種是將通常的半導(dǎo)體激光器當(dāng)作光放大器使用，稱作F-P半導(dǎo)體激光放大器(FPA)；另一種是在F-P激光器的兩個端面上涂有抗反射膜，消除兩端的反射，以獲得寬頻帶、高輸出、低噪聲。全光型波長轉(zhuǎn)換器是根據(jù)半導(dǎo)體光放大器的增益飽和效應(yīng)而制成的，如圖2-17所示。117本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.6光波分復(fù)用器將不同頻率的光耦合到一條光纖上傳輸，每種波長的光在頻譜上占一定的帶寬，稱為波分復(fù)用；在一根光纖中能同時傳輸多個波長光信號的技術(shù)，稱為光波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。波分復(fù)用系統(tǒng)的核心部件是波分復(fù)用器件，即光復(fù)用器和光解復(fù)用器（有時也稱合波器和分波器），如圖2-18所示。實際上均為光學(xué)濾波器，其性能好壞在很大程度上決定了整個系統(tǒng)的性能，其要求是復(fù)用信道數(shù)量足夠、插入損耗小、串音衰耗大和通帶范圍寬等。WDM系統(tǒng)中使用的波分復(fù)用器件的性能滿足ITU-TG.671及相關(guān)建議的要求。118本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.6光波分復(fù)用器1．光波分復(fù)用器的種類

（1）角色散型波分復(fù)用器

角色散型波分復(fù)用器是利用角色散原件來分離和合并不同波長的光信號，從而實現(xiàn)波分復(fù)用功能的器件。角色散原件有棱鏡和光柵，但實際中使用的主要是光柵，特別是衍射光柵，最流行的是反射型閃爍光柵，即光柵型波分復(fù)用器。如圖2-19所示。119本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.6光波分復(fù)用器（2）介質(zhì)薄膜干涉型波分復(fù)用器介質(zhì)薄膜干涉型波分復(fù)用器是由多個介質(zhì)薄膜干涉濾波器構(gòu)成的器件。如圖2-20所示。（3）光纖耦合型波分復(fù)用器光纖耦合型波分復(fù)用器有兩類，應(yīng)用較廣泛的是熔拉雙錐（熔錐）型波分復(fù)用器，即將兩根或多根除去涂覆層的裸光纖以一定方式靠近，在熱熔融條件下拉成錐形，并稍加扭曲，使其熔接在一起。120本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.6光波分復(fù)用器（4）集成光波導(dǎo)型波分復(fù)用器集成光波導(dǎo)型波分復(fù)用器是以光集成技術(shù)為基礎(chǔ)的平面波導(dǎo)型器件，它由輸入波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、兩個星形耦合器和波導(dǎo)陣列光柵組成。2．光波分復(fù)用器的性能指標(biāo)

（1）插入損耗。插入損耗是指系統(tǒng)接入光波分復(fù)用器件后所產(chǎn)生的附加損耗。目前此值可以做到0.5dB以下。

（2）信道隔離度。信道隔離度是指信道之間的串?dāng)_（串?dāng)_指某一信道中的信號耦合到了另一個信道中）程度，它表示i信道和j信道之間最大串?dāng)_信號功率的大小。幾種常用波分復(fù)用器性能比較如表2-3所示。121本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.6光波分復(fù)用器122本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.6光波分復(fù)用器3．光波分復(fù)用器的優(yōu)點（1）充分利用光纖的低損耗波段，增加光纖的傳輸容量，使一根光纖