光纤通信基本概念.doc

光纤通信优点光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性。1、通信容量大从理论上讲，一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输1000 亿个话路。虽然目前远远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输24 万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍以上。一根光纤的传输容量如此巨大，而一根光缆中可以包括几十根甚至上千根光纤，如果再加上波分复用技术把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，其通信容量之大就更加惊人了。2、中继距离长由于光纤具有极低的衰耗系数（目前商用化石英光纤已达0.19dB/km 以下），若配以适当的光发送与光接收设备，可使其中继距离达数百公里以上。这是传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等根本无法与之相比拟的。因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。据报导，用一根光纤同时传输24 万个话路、100 公里无中继的试验已经取得成功。此外，已在进行的光孤子通信试验，已达到传输120 万个话路、6000 公里无中继的水平。因此，在不久的将来实现全球无中继的光纤通信是完全可能的。 3、保密性能好光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，因此其保密性能极好。4、适应能力强适应能力强是指，不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀，可挠性强（弯曲半径大于25 厘米时其性能不受影响）等。5、体积小、重量轻、便于施工维护光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。6、原材料来源丰富，潜在价格低廉制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的。因此其潜在价格是十分低廉的。光纤的构造光纤呈园柱形，它由纤芯、包层与涂敷层三大部分组成，如图2.1 所示。1、纤芯纤芯位于光纤的中心部位（直径d1 约950 微米），其成份是高纯度的二氧化硅，此外还掺有极少量的掺杂剂如二氧化锗，五氧化二磷等，掺有少量掺杂剂的目的是适当提高纤芯的光折射率 (n1) 。2、包层包层位于纤芯的周围（其直径d2 约125 微米），其成份也是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。而掺杂剂（如三氧化二硼）的作用则是适当降低包层的光折射率 (n2) ，使之略低于纤芯的折射率。3、涂敷层光纤的最外层是由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成的涂敷层，其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性。一般涂敷后的光纤外径约1.5 厘米。核心部分是纤芯和包层，其中纤芯由高度透明的材料制成， 是光波的主要传输通道； 包层的折射率略小于纤芯，使光的传输性能相对稳定。纤芯粗细、纤芯材料和包层材料的 折射率，对光纤的特性起决定性影响。涂覆层包括一次涂覆、缓冲层和二次涂覆，起保护 光纤不受水汽的侵蚀相机械的擦伤， 同时又增加光纤的柔韧性， 起着延长光纤寿命的作用。光纤的分类1、 按折射率分布分类阶跃光纤与渐变光纤2、 按传播模式分类多模光纤与单模光纤3、 按工作波长分类短波长光纤与长波长光纤4、 按套塑类型分类紧套光纤与松套光纤光纤通信的特点与电缆或微波等电通信方式相比，光纤通信的优点如下 ： (1)传输频带极宽，通信容量很大； (2)由于光纤衰减小，无中继设备，故传输距离远； (3)串扰小，信号传输质量高； (4)光纤抗电磁干扰，保密性好； (5)光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设； (6)耐化学腐蚀； (7)光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。 光纤通信同时具有以下缺点： (1)光纤弯曲半径不宜过小； (2)光纤的切断和连接操作技术复杂； (3)分路、耦合麻烦。 - 由于光纤具备一系列优点，所以广泛应用于公用通信、有线电视图像传输、计算机、 空航、航天、船舰内的通信控制、电力及铁道通信交通控制信号、核电站通信、油田、炼油厂、矿井等区域内的通信1.1 光复用器和光解复用器波分复用系统的核心部件是波分复用器件，即光复用器和光解复用器（有时也称合波器和分波器），实际上均为光学滤波器，其性能好坏在很大程度上决定了整个系统的性能。如图3-13所示。合波器的主要作用是将多个信号波长合在一根光纤中传输；分波器的主要作用是将在一根光纤中传输的多个波长信号分离。 WDM系统性能好坏的关键是WDM器件，其要求是复用信道数量足够、插入损耗小、串音衰耗大和通带范围宽等。从原理上讲，合波器与分波器是相同的，只需要改变输入、输出的方向。WDM系统中使用的波分复用器件的性能满足ITU-T G.671及相关建议的要求。波分复用器件是波分复用系统的重要组成部分，为了确保波分复用系统的性能，对波分复用器件提