（中职）光电技术应用情境四　 光纤通信技术及产品教学课件

1、YCF正版可修改PPT（中职）光电技术应用情境四 光纤通信技术及产品教学课件情境四 光纤通信技术及产品任务 认识光纤 任务 光纤连接 任务 认识光纤通信的组成 任务 认识光纤放大器返回任务 认识光纤 任务描述一、光纤的结构光纤是光导纤维的简称。 狭义地说， 光纤是一种约束光并传导光的多层同轴圆柱实体介质光波导， 又称光介质传输线。 光纤是以光脉冲的形式传输信号、材质以玻璃或有机玻璃为主的网络传输介质。 光纤的主要作用是传导光， 将传输的光信号从一地如实地传到另一地， 实现光信号的长距离异地传输。 光纤由三部分组成， 如图 所示。裸光纤涂覆高分子材料的原因如下:() 裸光纤的主要成分为二氧化硅，

2、 它是一种脆性易碎材料， 抗弯曲性能差， 韧性差， 为提高光纤的微弯性能， 涂覆一层高分子涂层。下一页返回任务 认识光纤 () 光纤拉丝成形时， 表面存在缺陷微裂纹的概率很小， 但如遇到空气中的水， 将会发生水合反应， 使 键断裂， 产生 基， 会引起光纤出现裂纹， 如本身已存在微裂纹， 则使裂纹发生扩展， 最终使光纤强度降低或断裂。 克服的方法是在裸光纤表面涂一层高分子材料， 阻止水分子与 键接触。() 裸光纤与空气中的水分子发生反应生成羟基， 羟基使光纤具有固有损耗(即固有吸收衰减)。 为降低光纤的吸收衰减， 必须涂高分子材料阻止水分的侵入。() 二氧化硅是一种脆性易碎材料， 如将若干根这

3、样的裸光纤集束成一捆， 相互间极易产生磨损， 导致光纤表面损伤而影响光纤的传输性能。为防止这种损伤， 采取的有效措施就是在裸光纤表面涂一层高分子材料。上一页下一页返回任务 认识光纤 二、光纤的分类() 按照光纤的模式可分为单模和多模两种， 如图 所示。单模( )。 中心玻璃芯较细(芯径一般为 或 )， 只能传输一种模式的光。 模间色散很小， 适用于远程通信。 要求光源谱宽要窄， 稳定性要好。多模( )。 中心玻璃芯较粗(芯径一般为 或. )， 可传输多种模式的光。 模间色散较大， 限制了传输数字信号的频率和距离， 一般为几千米。单模光纤和多模光纤的特性比较如表 所示。上一页下一页返回任务 认识

4、光纤 () 按折射率可分为阶跃(突变) 光纤和渐变折射率光纤两种。阶跃(突变) 光纤。 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。 其成本低， 模间色散高。 适用于短途低速通信， 如工控。 单模光纤都采用突变型。渐变折射率光纤。 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小的，减少模间色散， 提高光纤带宽， 增加传输距离， 成本较高。 现在的多模光纤多为渐变型光纤。() 按材料可分为玻璃光纤、胶套硅光纤和塑料光纤 种。玻璃光纤。 纤芯与包层都是玻璃， 损耗小， 传输距离长， 成本高。胶套硅光纤。 纤芯是玻璃， 包层为塑料， 其特性与玻璃光纤差不多， 成本较低。上一页下一页返回任务 认识光纤 塑料光纤。

5、纤芯与包层都是塑料， 损耗大， 传输距离很短， 价格很低。 多用于家电、音响以及短距离图像的传输。三、光纤的特性光纤的主要特性包括以下几个方面:() 物理特性。 在计算机网络中均采用两根光纤(各用于不同传输方向) 组成传输系统。() 传输特性。 光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号， 内部的全反射可以在任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒体中进行。() 连通性。 光纤普遍用于点到点的链路。上一页下一页返回任务 认识光纤 () 地理范围。 从目前的技术来看， 光纤可以在 的距离内不用中继器传输， 因此光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网络。() 抗干扰性。 光纤具有

6、不受电磁干扰或噪声影响的独有特征， 适宜在长距离内保持高数据传输率， 而且能够提供很好的安全性。四、光缆的种类及其结构光纤虽然具有一定的抗拉强度， 但是经不起实用场合的弯曲、扭曲和侧压力的作用。 因此， 必须像通信用的铜缆一样， 借用传统的绞合、套塑、金属带铠装等成缆工艺， 并在缆芯中放置强度元件材料， 制成不同环境下使用的多品种光缆， 使之能适应工程要求的敷设条件， 承受实用条件下的抗拉、抗冲击、抗弯、抗扭曲等力学性能， 以保证光纤原有的好的传输性能不变。上一页下一页返回任务 认识光纤 按照光缆横截面的结构不同， 又分为层绞式光缆、骨架式光缆和束管式光缆等。.层绞式光缆层绞式光缆是由松套光纤

7、以制电缆的方式构成的光缆， 这种结构在全世界应用广泛， 是早期光通信常用的光缆。 这种光缆一般为 芯光纤， 按管道、架空和直埋的敷设要求其保护层稍有不同， 一般来说， 在市话网络中采用管道， 在长途线路上采用直埋， 在乡村等采用架空。 如图 所示， 芯松套层绞式光缆， 中间为实心钢丝和纤维增强塑料(， 无金属光缆)， 松套光纤扭绞在中心增强件周围， 用包带固定， 外面增加皱纹钢， 外护套采用 或 粘接护层。上一页下一页返回任务 认识光纤 .骨架式光缆骨架式光缆使光纤放在独立的塑料套管或骨架槽内， 骨架材料采用低密度聚乙烯， 光纤加强芯主要有两种: 玻璃纤维增强塑料光缆加强芯() 和芳纶纤维增强

8、塑料光缆加强芯()。 图 所示为骨架式光缆。.束管式光缆对光纤的保护来说， 束管式结构光缆最合理， 如美国朗讯()的 光缆， 利用放置在护层中的两根单股钢丝作为两根加强芯， 光缆强度好， 尤其耐侧压， 在束管中光纤的数量灵活， 如 光缆外径为. ( / ) 的光纤容量为 芯， 外径为. ( / ) 的光纤容量为 芯。上一页下一页返回任务 认识光纤 .带状光缆带状光缆可容纳大量光纤， 如美国 制造的 芯带状光缆， 根带状单元叠成一个矩形， 并以一定的节距扭绞成缆， 使光缆具有较好的弯曲性能。 未来光纤用户网络将大量采用带状光缆。相关知识一、光纤的类型国际电信联盟远程通信标准化组织( ) 建议规范

9、分类为:.、.、.、.、.、.、.。上一页下一页返回任务 认识光纤 .这是长波长多模光纤( .)， 采用/ 梯度多模光纤工业标准。 . 即/ 光纤或多模光纤(/)。 推荐光纤中并没有 光纤或多模光纤(. /)， 但它们在美国的使用仍非常普遍。 . 主要应用于局域网， 不适用于长距离传输， 但在 的范围内， 是成本较低的多模传输光纤。上一页下一页返回任务 认识光纤 .这是常规单模光纤(色散非位移单模光纤)， 截止波长最短， 既可用于 ， 又可用于 。 其优点是设计和制造中波长在 附近时的色散为零； 波长在 附近时的损耗最小， 但色散最大。 主要缺点是在 波段时色散系数较大， 不适于. 以上的长距

10、离应用。.这是色散位移单模光纤， 在 波长左右的色散降至最低， 从而使光损失降至最低。上一页下一页返回任务 认识光纤 .这是截止波长位移光纤， 下的衰耗系数最低(比.、.、. 光纤约低)， 因此称为低衰耗光纤， 色散系数与.相同， 是实际使用最少的一种光纤。 主要应用于海底或地面长距离传输，如 无转发器的线路。.这是非零色散位移光纤( ， )。.这是低斜率非零色散位移光纤， 是非零色散位移光纤的一种， 对于色散的速度有严格的要求， 确保了 系统中更大波长范围内的传输性能。上一页下一页返回任务 认识光纤 .这是耐弯光纤， 也称弯曲不敏感单模光纤， 弯曲半径最小可达 。它也是 光纤系列中的最新成员

11、， 是根据 技术的需求及组装应运而生的新产品， 于 年出台， 主导厂商为德拉克通信科技。. 光纤与. 光纤兼容， . 光纤无须与传统单模光纤在连接上兼容。.超贝光纤 以太网多模光纤。上一页下一页返回任务 认识光纤 二、光纤剥线钳的使用() 根据光纤的粗细型号， 选择相应的剥线刀口。() 将准备好的光纤放在剥线工具的刀刃中间， 选择好要剥线的长度。() 握住剥线工具手柄， 将光纤夹住， 缓缓用力使电缆外表皮慢慢剥落。() 松开工具手柄， 取出光纤线， 这时光纤芯线整齐露出外面， 其余绝缘塑料完好无损。上一页下一页返回任务 认识光纤 三、光纤切割刀的维护.光纤压座及刀刃的清洁方法应经常用蘸酒精的棉

12、棒清洁光纤压座的橡胶表面及刀片的刃口部分，特别是切断效果不好时， 须及时清洁。.改变刀刃位置的方法切断效果变差时须改变刀刃的位置即旋转刀刃的有效位置点。() 将切割刀整体倾斜， 松开(无须取下) 刀架面上的内六角螺钉， 如图 所示。() 用棉棒或其他尖物抵住刀片表面上的小孔， 旋转刀片， 使刀刃旋转到 或 有效位置点。上一页下一页返回任务 认识光纤 () 用棉棒或其他尖物抵住刀片表面上的小孔， 旋转刀片， 使刀刃旋转到 或 有效位置点。() 若按照以上方法仍不能改善切割端面质量， 则可能是刀片以外的部件出现故障， 则需要厂家进行维修。.刀片的循环使用刀片为规则圆， 从理论上讲， 圆上任意点皆能

13、切割 余次， 因此， 或 点之间的区域亦可选取数点进行切割作业。.刀片的更换() 用备用内六角扳手松开固定刀片的内六角螺钉， 并取下该螺钉和刀片上的垫片。上一页下一页返回任务 认识光纤 () 将切割刀放置， 刀片朝上， 打开大压板， 用镊子仔细夹住刀片两侧， 轻轻抬起刀片移除， 放好。() 用镊子夹住新的刀片， 将刀片持平， 从略高于刀片轴的位置放进去， 使刀片孔落入轴内， 用棉棒或其他尖物抵住刀片表面上的小孔， 旋转刀片， 使刀刃旋转到 点。() 将刀片垫片放在刀片上对应的位置， 拧上并拧紧内六角螺钉。上一页返回任务光纤连接任务描述在安装任何光纤系统时， 都必须考虑以低损耗的方法把光纤或光缆

14、相互连接起来， 以实现光链路的接续。 根据光纤链路的接续， 又可以分为永久性的和活动性的两种。 永久性的接续， 大多采用熔接法、粘接法或固定连接器来实现； 活动性的接续， 一般采用活动连接器来实现。 本书将对活动连接器做一简单的介绍。一、光纤连接器的一般结构光纤连接器的主要用途是实现光纤的接续。 现在已经广泛应用在光纤通信系统中的光纤连接器， 其种类众多， 结构各异。 但细究起来， 各种类型的光纤连接器的基本结构是一致的， 即绝大多数的光纤连接器一般采用高精密组件(由两个插针和一个耦合管共 个部分组成) 实现光纤的对准连接。下一页返回任务光纤连接二、光纤连接器的性能光纤连接器的性能， 首先是光

15、学性能， 此外还要考虑光纤连接器的互换性、重复性、抗拉强度、温度和插拔次数等。.光学性能对于光纤连接器的光性能方面的要求， 主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。插入损耗( ) 即连接损耗， 是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。 插入损耗越小越好， 一般要求应不大于. 。.互换性、重复性光纤连接器是通用的无源器件， 对于同一类型的光纤连接器， 一般都可以任意组合使用， 并可以重复多次使用， 由此而导入的附加损耗一般都在. 以下。上一页下一页返回任务光纤连接.抗拉强度对于做好的光纤连接器， 一般要求其抗拉强度应不低于 。.温度一般要求光纤连接器必须在 的温度下能够正常使用。.插

16、拔次数目前使用的光纤连接器一般都可以插拔 次以上。上一页下一页返回任务光纤连接三、部分常见的光纤连接器按照不同的分类方法， 光纤连接器可以分为不同的种类， 按传输介质的不同， 可分为单模光纤连接器和多模光纤连接器； 按结构的不同， 可分为、 等各种形式； 按连接器的插针端面， 可分为、 () 和； 按光纤芯数分， 还有单芯、多芯之分。. 型光纤连接器如图 所示， 这种连接器最早是由日本 研制。 是 的缩写， 表明其外部加强方式是采用金属套， 紧固方式为螺丝扣。 最早， 类型的连接器采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式()。 此上一页下一页返回任务光纤连接. 型光纤连接器这是一种由日本 公司开

17、发的光纤连接器。 其外壳呈矩形， 所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与 型完全相同， 其中插针的端面多采用 或 型研磨方式； 紧固方式是采用插拔销闩式， 不需旋转。 此类连接器价格低廉， 插拔操作方便， 介入损耗波动小， 抗压强度较高， 安装密度高， 如图 所示。.双锥型连接器双锥型连接器( ) 中最具代表性的就是 光纤连接器了。 这类光纤连接器中最有代表性的产品由美国贝尔实验室开发研制，它由两个经精密模压成形的端头呈截头圆锥形的圆筒插头和一个内部装有双锥形塑料套筒的耦合组件组成， 如图 所示。上一页下一页返回任务光纤连接. 型光纤连接器这是一种由德国开发的连接器。 这种连接器采用的插针和耦合套

18、筒的结构尺寸与 型相同， 端面处理采用 研磨方式。 与 型连接器相比，其结构要复杂一些， 内部金属结构中有控制压力的弹簧， 可以避免因插接压力过大而损伤端面。 另外， 这种连接器的机械精度较高， 因而介入损耗值较小。. 型连接器 起步于 开发的 连接器， 带有与 型 电连接器相同的闩锁机构， 通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤， 为便于与光收发信机相连， 连接器端面光纤为双芯(间隔. ) 排列设计，是主要用于数据传输的下一代高密度光连接器。上一页下一页返回任务光纤连接. 型连接器 型连接器是著名 研究所研究开发出来的， 采用操作方便的模块化插孔() 闩锁机理制成。 其所采用的插针和套筒的尺

19、寸是普通、 等所用尺寸的一半， 为. 。 这样可以提高光缆配线架中光纤连接器的密度。 目前， 在单模 方面， 类型的连接器实际已经占据了主导地位， 在多模方面的应用也增长迅速， 如图 所示。上一页下一页返回任务光纤连接. 型连接器 ( ) 连接器是以目前使用最多的 型连接器为基础， 由 研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器， 该连接器采用. 直径的套管和自保持机构， 其优势在于能实现高密度安装。 利用 的. 直径的套管， 已经开发了 连接器的系列。它们有用于光缆连接的插座型光连接器( 系列)， 具有自保持机构的底板连接器( 系列) 以及用于连接/ 模块与插头的简化插座( 系列) 等。 随着

20、光纤网络向更大带宽、更大容量方向的迅速发展和 技术的广泛应用， 对 型连接器的需求也将迅速增长， 如图 所示。上一页下一页返回任务光纤连接四、光纤适配器(耦合器)光纤适配器() 又称分歧器()、耦合器、法兰盘， 是用于实现光信号分路/ 合路， 或用于延长光纤链路的元件， 属于光被动元件领域， 在电信网络、有线电视网络、用户回路系统、区域网络中都会应用到。 光纤适配器主要用在光纤干线的两端接入的光纤终端盒上， 光纤终端盒上的前面板上有若干个贯穿的圆孔， 光纤适配器就安装在圆孔上。按照耦合光纤的不同， 光纤耦合器有以下分类。. 光纤耦合器应用于 光纤接口， 它与 接口看上去很相似， 不过 接口显得

21、更扁一些， 其明显区别还是里面的触片， 如果是 条细的铜触片， 则是 接口； 如果是一根铜柱， 则是 光纤接口， 如图 所示。上一页下一页返回任务光纤连接. 光纤耦合器应用于 光纤接口， 连接 模块的连接器， 它采用操作方便的模块化插孔() 闩锁机理制成， 常用于路由器， 如图 所示。. 光纤耦合器应用于 光纤接口， 外部加强方式是采用金属套， 紧固方式为螺丝扣。 一般在 侧采用， 配线架上用得最多， 如图 所示。上一页下一页返回任务光纤连接. 光纤耦合器应用于 光纤接口， 常用于光纤配线架， 外壳呈圆形， 紧固方式为螺丝扣。 对于 连接来说， 连接器通常是 类型。 光纤耦合器如图 所示。五、

22、光纤跳线光纤跳线是指光纤两端都装上连接器插头， 用来实现光路活动连接(一端装有插头的称为尾纤)。 光纤跳线用于长途及本地光传输网络、数据传输及专用网络以及各种测试和自控系统。 光纤跳线是通过精密设备经过多道工序精磨而成的， 具有插入损耗低、回波损耗高、重复性好等优点，可广泛应用于各种光纤器件和光纤通信系统中。上一页下一页返回任务光纤连接. 光纤跳线 ( ， 金属连接件) 光纤连接器通常是圆形的金属套， 紧固方式为螺纹式， 主要应用于配线架上。 图 所示为一条两端都带 连接器接头的 光纤跳线。. 光纤跳线 ( ， 直接连接) 光纤连接器也是圆形的， 所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与 型完全相同

23、， 不同的是它的插针端面多采用 型或 型研磨方式； 紧固方式为螺丝扣。 此类连接器适用于各种光纤网络， 操作简便， 且具有良好的互换性。 图 所示为一条两端均为 连接器的 光纤跳线。上一页下一页返回任务光纤连接. 光纤跳线 光纤连接器是著名的 公司为了满足顾客对连接器小型化、高密度连接的要求而开发的一种新型连接器， 采用操作方便的模块化插孔() 闩锁机理制成。 型光纤连接器压缩了整个网络中面板、墙板及配线箱所需的空间， 使其占有的空间只相当于传统 和 连接器的一半。目前， 在单模 (小封装) 方面， 类型的连接器实际已经占据了主导地位， 在多模方面的应用也增长迅速。 图 所示为一条两端均为连接

24、器的 光纤跳线。上一页下一页返回任务光纤连接. 光纤跳线 光纤连接器是由美国 公司开发出的一种小型光纤连接器。 它也是为了满足广大用户对小型化、低成本、使用简捷的光纤连接器产品日益增长的需求而开发的一种小型连接器。 它与 连接器一样， 压缩了整个网络中有源设备、面板、墙板及配线箱所需的空间， 使其占有可用空间只相当于传统 和 连接器的一半(与 连接器大小一样)， 从而提高了经济适用性， 特别适合光纤到桌面的应用。 它带有与 型连接器( 水晶头) 相同的闩锁机构， 通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤。 为了方便与光信号收发机相连， 连接器端面光纤为双芯排列设计(间隔. ， 水晶头为单芯排列)

25、， 是主要用于数据传输的高密度光连接器， 光纤路由器在交换机上用得最多。上一页下一页返回任务光纤连接图 所示为一条两端均为 连接器的 光纤跳线。. 光纤跳线 光纤连接器外壳呈方形， 所采用的插针及耦合套筒的结构尺寸与 型完全相同， 其中插针的端面多采用 型或 型研磨方式； 紧固方式是采用插拔闩锁式， 无须旋转。 图 所示为一条两端均为 连接器的 光纤跳线。上一页下一页返回任务光纤连接. 跳线 ( ) 光纤连接器是以 连接器为基础研发的世界上最小的单芯光纤连接器。 采用的插头直径为. ， 从插头到安装尺寸都较 连接器减小了一半， 所以 光纤连接器在光缆配线架中的密度大为提高， 是光缆配线架上广泛

26、采用的新型连接器。 图 所示为多条一端均为 连接器与 连接器模块连接的示意图。六、光纤连接辅助器件.光纤配线箱光纤配线箱适用于光缆与光通信设备的配线连接， 通过配线箱内的适配器， 用光纤跳线引出光信号， 实现光配线功能， 也适用于光缆和配线尾纤的保护性连接。上一页下一页返回任务光纤连接.光端机目前， 常用的光端机一端接光传输系统(一般是 光同步数字传输网)， 另一端(用户端) 出来的是 接口。 另外， 光端机还有 (准同步数字系列) 的。 光端机要比光纤收发器复杂得多， 除光电的耦合外，还有复用/ 解复用、映射/ 解映射等信号的编码过程。.光纤收发器简单地讲， 光纤收发器一端接光传输系统， 另

27、一端(用户端) 出来的是 / 以太网接口。 光纤收发器都是实现光电信号转换作用的。光纤收发器的主要原理是通过光电耦合来实现的， 对信号的编码格式没有什么变化。上一页下一页返回任务光纤连接.各种光纤接口类型介绍() 光纤接头。 圆形带螺纹(配线架上用得最多)。 卡接式圆形。 卡接式方形(路由器交换机上用得最多)。 微球面研磨抛光。 呈角并做微球面研磨抛光。() 光纤模块。一般都支持热插拔， 使用的光纤接口多为 或 型。 小型封装， 使用的光纤为 型。上一页下一页返回任务光纤连接七、光纤的连接及其检测.光纤的连接光纤的连接方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。() 永久性光纤连接(又称热熔)。

28、这种连接是用放电的方法将两根光纤的连接点熔化并连接在一起。 一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。 其主要特点是: 连接衰减在所有的连接方法中最低， 典型值为. . / 点。 但连接时， 需专用设备(熔接机) 和专业技术人员进行操作， 而且连接点也需要专用熔接器(光纤熔接管、接续盒、终端盒) 保护起来。上一页下一页返回任务光纤连接() 应急连接(又称冷熔)。应急连接主要是用机械和化学的方法， 将两根光纤固定并粘接在一起。 这种方法的主要特点是: 连接迅速可靠， 典型衰减为. . / 点。 但连接点长期使用会不稳定， 衰减也会大幅度增加， 所以只能在短时间内应急用。() 活动连接。活动连接是利

29、用各种光纤连接器件(插头和插座)， 将站点与站点或站点与光缆连接起来的一种方法。 这种方法灵活、简单、方便、可靠， 多用在建筑物内的网络布线中。 其典型衰减为 / 接头。上一页下一页返回任务光纤连接.光纤检测光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量， 减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。 检测的方法很多， 主要分为人工简易测量和精密仪器测量。() 人工简易测量。这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。 它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光， 从另一端观察哪一根发光来实现。 这种方法虽然简便， 但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。上一页下一页返回任务光纤连接()

30、精密仪器测量。使用光功率计或光时域反射仪() 对光纤进行定量测量， 可测出光纤的衰减和接头的衰减， 甚至可测出光纤的断点位置。 这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络进行评价。相关知识由光纤的结构可知， 光纤由高折射率的纤芯和低折射率的包层组成，这样的光纤常称为裸光纤。 为了防止受外界的温度、外力等对光纤的光学特性的影响， 实际的光纤常常被涂覆， 同时为了好区分还着上色。 这样的光纤被称为涂覆光纤， 一般盘绕在一个圆的绕线盘上， 如图 所示，这就是通常能看到的光纤。上一页下一页返回任务光纤连接光纤跳线一般是单元芯成品光纤经松套塑成缆， 通常也称单芯光缆，主要应用于实验室内、机

31、房内， 其长度通常为 、 、 不等。 分为单模和多模光纤跳线。 其光学参数如表 和表 所示。 表中，“ ” 表示光纤的传输窗口， 即在光纤传输中， 要尽量减小光纤损耗，而在几个特定的波长处， 损耗是整个曲线的最小值， 也就是透过性强、传得远。 就像别的地方是障碍物， 而只有这个窗可以看见。 这几个波长通常是 、 、 。上一页返回任务认识光纤通信的组成任务描述一、光纤通信的发展史 年， 英籍华人高馄指出: 如果能够减少玻璃中的杂质含量， 就可以制造出损耗低于 / 的光纤。 年是使光纤通信发展出现跨越的一年， 美国康宁公司研制出了损耗系数为 / 的光纤。 同年， 美国贝尔公司研制出使用寿命长达几小

32、时的半导体激光器， 光纤通信从此进入飞速发展时期。 通过以上所述， 可以把光纤通信的发展归纳为 个阶段: 年: 从基础研究到商业应用的开发时期。 年: 以提高传输速率和增加传输距离为目的和大力推广的发展阶段。下一页返回任务认识光纤通信的组成 年: 以实现超大容量超长距离为目标， 全面深入开展新技术的研究阶段。二、目前光纤通信的实用工作波长光纤通信传输的信号是光波信号， 光波是人们熟悉的电磁波， 其波长为 级， 频率为 数量级。 根据电磁波可知， 紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴， 目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区， 即波长为. . 。 可分为短波长波段和长波长波段， 短波长波段是指

33、波长为. ， 长波长波段是指波长为. 和. ，这是目前光纤通信所采用的工作波长， 也称工作窗口。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成三、光纤通信的特点目前光纤通信已经成为通信中的最主要的传输技术， 其优点如下。() 传输频带宽， 通信容量大。() 传输衰减小， 传输距离长。() 抗电磁干扰， 传输质量好。() 体积小、重量轻， 便于施工。() 原材料丰富， 节约有色金属。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成四、光纤通信系统的组成光纤通信系统的组成如图 所示， 它主要由电端机、光端机、光纤、中继器等组成。 通信是双方向的， 现在仅以一个方向为例， 说明其工作的主要过程。 一个方向包括 个部分

34、， 即电发送侧、光发送侧、光纤、中继器、光接收侧、电接收侧。 电发送侧和电接收侧属于电端机(多路调制解调设备)， 同理， 光发送侧和光接收侧属于光端机。 此外， 还有一些附属设备， 如光纤配线架等。() 光发信机。 光发信机是实现电/ 光转换的光端机。() 光收信机。 光收信机是实现光/ 电转换的光端机。() 光纤或光缆。 光纤或光缆构成光的传输通路。() 中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 电发送侧。 其主要任务是将电信号进行放大、复用、成帧等处理，然后输送到光发送侧。() 电接收侧。 其主要任务是对电信号进行解复用、放大等处理。() 光纤连

35、接器、耦合器等无源器件。 由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制， 且光纤的拉制长度也是有限度的(如 )。 五、光纤通信系统的分类光纤通信系统通常分为五大类， 即按波长分类、按光纤的模式分类、按光纤的传输信号分类、按传输速率分类、按应用范围分类。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成.按波长分类短波长光纤通信系统， 工作波长在. . 范围内， 典型值为. ， 这种系统的中继间距离较短， 目前使用较少。.按光纤的模式分类单模光纤通信系统， 采用石英单模光纤作为传输线， 传输容量大， 距离长， 目前建设的光纤通信系统都是这一类型的。多模光纤通信系统， 采用石英多模梯度光纤作为传输线

36、路， 因传输频率受限制， 一般应用于 以下的系统。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成.按光纤的传输信号分类光纤模拟通信系统， 它是用模拟信号直接对光源进行强度调制的系统。光纤数字系统， 它是用 数字电信号直接对光源进行强度调制的系统， 其通信距离长， 传输质量高， 是被广泛采用的系统。.按传输速率分类低速光纤通信系统， 一般传输信号速率为 或 。高速光纤通信系统， 它的传输信号速率为 、 。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成.按应用范围分类公用光纤通信系统， 电信部门应用的光纤通信系统称为公用光纤通信系统， 它包括光纤市话中继通信系统、光纤长途通信系统、光纤用户环路通信系统等。专用光纤

37、通信系统， 是指电信部门以外的各部门应用的光纤通信系统， 如电力、铁路、交通、石油、广播、银行、军事等应用的部门， 统称为专用光纤通信系统。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成六、光纤通信系统的工作原理光纤是由单根玻璃光纤、紧靠纤芯的包层、一次涂覆层以及套塑保护层组成。 纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成， 内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高， 因此当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时， 只要入射角度大于一个临界值， 就会发生反射现象， 能量将不受损失。 这时包在外围的覆盖层就像不透明的物质一样， 防止了光线在穿插过程中从表面逸出。 由发光二极管 或注入型激光二极管 发出

38、光信号沿光纤传播， 在另一端则有 或 光电二极管作为检波器接收信号。 为确保信号的有效传输， 在光发送端之前需增加光放大器， 以提高接入光纤的光功率， 在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大， 以提高接收能力。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成相关知识一、光纤熔接机的安全注意事项() 光纤熔接机输入电压是一定的， 请勿使用规定范围以外的电压，以免引发火灾或触电事故。 以 为例， 交流输入为 、/ 。() 应切实连接好地线， 不接地线可能会引起触电。() 注意不要让水等液体或金属物质进入机器内部。() 不要在可能产生可燃气体的地方或装置有防爆器械的地方使用光纤熔接机， 以免电弧放电引发火灾

39、或爆炸事故。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 不要直接触摸机器的高温部位(加热器或正在放电的电极)， 以免发生烫伤或触电。 另外， 更换电极棒时， 务必关闭电源开关， 应将电池或电源插头拔下。() 机器有异常声音、气体、气味等现象发生时， 应马上拔下电池或电源插头， 并及时送修。() 请用光纤熔接机专用的充电器给电池充电。 若用其他充电器充电，会引发过大电流或过充电导致电池漏液、发热、破裂等危险。() 请勿拆分、改装电池。 请勿使电池短路。 注意充电中的异常。() 光纤熔接机在使用时， 要尽量避开灰尘。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 请勿用湿手插拔电源插头、脱装电池。 拔

40、电源插头时， 请不要用力拉扯电源线， 应握牢插头拔下， 以免损伤电源线引发火灾、触电或机器故障。() 请在合适的温度环境( ) 下充电。 电池使用后， 请关闭电源开关。 长时间不使用时， 请将电池取出， 以免电池漏液。() 酒精泵放入保管箱时， 请务必事先以适当方法处理酒精。() 光纤熔接机为精密仪器， 搬运时请将其装入专用的收容箱内， 避免使其受到震动和冲击。() 光纤熔接机在操作时， 要放置在平稳的地方， 严禁翻倒、摔落机器。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 请勿使用酒精以外的液体清洁机器， 以免造成机器性能低下或损坏。二、光纤熔接机的结构及基本工作原理光纤熔接机由高压源、放电电

41、极、光纤调节装置、控制器、显微镜及加热器(热炉) 等部分组成， 如图 所示。() 高压源。 一种为将直流、交流供电升至 高压， 电流为 左右的高压电源； 另一种则升为 或 高频电源。() 放电电极。 由金钨棒加工成尖端呈圆锥形的一对电极， 安装于电极架上， 电极尖端间隔一般为. 。() 光纤调节装置。 形槽的微调是通过安装在长标杆端的螺旋测微计实现的。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 控制器。 包括监视单元和微处理机， 微处理机用来完成自动调整、预熔、熔接和连接损耗的估算等。() 显微镜(光学系统)。 用来帮助观察光纤的状态和熔接质量。() 加热器(热炉)。 用来热缩热缩管， 增加光

42、纤连接强度。三、光纤熔接机的操作步骤说明.接续作业时的准备() 熔接操作的必备品: 光纤切割刀、剥线钳(涂覆钳)、光纤热缩管、光纤清洁工具酒精(纯度大于) 或酒精泵、棉花或清洁纸、细棉棒。() 调整显示器位置。 将显示器调整至最易观察的位置或角度。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成.电源的连接使用交流电源或电池， 或使用直流适配器连接外接电池。() 使用交流电源: 使用交流适配器和交流电源线给熔接机供电。) 操作前确认:检查确认电源为 、 。 使用发电机时， 始终要在接线之前检查发电机的输出电压。确保交流电源线安全可靠。) 将电源线一端插入光纤熔接机交流电源的交流输入端口， 再将电源线的另

43、一端与交流插头连接。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 使用电池(蓄电池): 使用充满电的蓄电池为熔接机供电。) 操作前确认:电池如果长期存放， 使用前需要放电和充电。为了延长电池寿命， 启动省电功能是必要的。) 插入电池: 将电池插入供电单元模块。) 电池剩余容量确认。() 使用外接电池(蓄电池): 使用外接的蓄电池为熔接机供电。) 操作前确认: 检查确保外接电池电压是直流 。) 连接外接电源: 使用直流电源线将直流适配器和外接电池相连。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成.打开熔接机电源、启动熔接机() 打开电源。() 进入待机模式。() 确认并选择接续及加热条件与准备熔接的光纤

44、一致。.进行放电试验放电试验是决定熔接机损耗的重要参数。() 最佳放电强度因光纤、环境、电极棒状况而有所不同， 以下情况时需要进行放电试验:) 接通电源开始进行接续前。) 更换光纤种类时。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成) 更换接续地点时。) 温度或湿度大幅度变化时。) 高地等气压大幅度变化时。) 接续效果不好时。) 电极棒消耗或污浊时。) 更换电极棒后。() 进行放电试验时， 机器会根据所选择的接续条件自动调整放电强度。 此种条件即便切断熔接机电源也能保存在机器中。.制备光纤() 清洁光纤涂覆层。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 套光纤热缩管。() 剥光纤并清洁。() 光纤切

45、割。.在熔接机上放置光纤() 打开防风盖。() 打开左右光纤压板， 提起光纤压板也就打开了光纤压脚。() 放置光纤于 形槽内。() 轻轻关闭光纤压板以压住光纤。() 同样放置第二根光纤， 重复步骤()、()。() 轻轻关闭左右光纤压脚。() 关闭防风盖。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成.熔接操作() 开始熔接。() 切割角度测量和对准操作。() 电弧放电加热。() 熔接检查。() 熔接损耗估算。() 记录熔接结果。() 取出光纤。.熔接点的保护() 将光纤热缩管滑至熔接处的中心， 并放入加热器槽。() 拉紧光纤的同时， 将光纤放低后放入加热器。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成()

46、按 键进行加热。 加热完毕后， 会发出声音告警且加热灯熄灭。() 打开左右加热器。 接紧光纤， 轻轻地取出加固后的熔接点。() 观测热缩管内有无气泡和杂质。四、光纤熔接机的基本维护. 形槽和夹具的清洁准备好纯酒精(纯度在. 以上) 和 形槽清扫刷或紧密的不起毛棉棒。 形槽是排列裸光纤的精密主导部件， 裸光纤夹具是将光纤整齐地按压在 形槽中的压具。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 形槽的清洁。用蘸了酒精的 形槽清扫刷(棉棒) 从电极侧向外侧清扫 形槽。 灰尘有可能会落在显微镜头上， 所以清洁时请务必向外侧清扫。() 夹具的清洁。用蘸了酒精的棉棒充分擦拭裸光纤的夹具。 用干棉棒擦拭同一部

47、位，将多余酒精除去。.清洁防风镜准备好纯酒精(纯度在.以上) 和紧密的不起毛棉棒。 防风盖内的保护镜片不干净时， 会产生黑影或降低照明水平， 从而导致熔接机不能正常接续。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 用蘸了纯度在. 以上酒精的棉棒轻轻擦拭镜片表面进行清洁。 最后再用干棉棒擦拭， 以去掉多余酒精。() 灰尘严重时酒精棉棒无法清洁， 请更换附属的新保护镜片。.电极棒的更换为保证接续质量， 通常情况下建议电极棒在进行约 次放电后进行更换。 如继续使用， 会增大熔接损耗并降低熔接后的强度。() 确认目前使用的电极棒放电次数。() 更换电极前， 等待机器复位后， 切断电源， 拔下电源线。(

48、) 用手将电极棒固定用旋钮螺钉拧松， 取下电极棒罩板。() 取下旧电极。() 安装新电极棒前， 用蘸了酒精的纱布清洁电极棒。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 拿着电极棒的塑料部分， 将电极棒放进槽内。() 轻轻拧紧旋钮螺钉。() 电极棒更换后， 应进行电极棒老化操作(空放电) 和放电次数清零。.清洁显微镜镜头在接续作业部分的左右 形槽之间， 有两个观察接续光纤用的显微镜。 显微镜镜头附着灰尘， 会造成光纤检测不准确， 不能良好接续。() 切断电源， 打开防风盖。() 取下前面的电极棒， 显微镜镜头可显现出来。() 用蘸有少量酒精的棉棒轻轻擦拭镜头。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组

49、成() 装上电极棒， 为避免位置偏移， 请进行放电试验。.清洁光纤切割刀和旋转切割刀片角度() 如果切割刀片、胶垫或砧座脏污， 可能会造成切割质量下降并使光纤表面或端面脏污， 导致熔接损耗增大。 可用蘸酒精的棉棒清洁切割刀片、胶垫、砧座。() 如果切割刀片磨损或损坏， 即使是清洁刀片也会降低光纤端面的质量， 应将刀片换到下一个未磨损的位置。 建议更换电极， 在同样的时间间隔内来旋转刀片的位置。.电池(蓄电池) 充放电镍氢电池如果在有足够的电量时进行充电， 由于记忆效应会使电池容量降低。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成五、光纤熔接机异常时的处理方法.放电异常() 电极棒放电 次以后建议更换

50、。 出现以下症状时， 也需要更换电极棒:显示大画面上观察到放电时有小裂纹闪动， 并且不稳定。接续过程中有“吱吱” 声发出。接续后光纤内有气泡。光纤燃烧得剩一半。外径弯曲。接续损耗大， 接续效果不稳定。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 若电极棒更换不久即出现上述情况， 可以考虑是以下几种因素造成的。 如情况符合， 请立即停止不良操作。将光纤的清洁过度依赖于放电清灰。没有使用合适的放电强度进行接续。使用空气囊清洁电极。电极棒弯曲。裸手接触到电极。.光纤断裂接续结束后， 光纤在夹具中的状态下， 要进行张力试验。 试验后光纤如果断裂， 可以考虑以下因素:上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成

51、放电强度不合适: 请进行放电试验。接续条件不合适: 请使用合适的接续程序。光纤污损: 请清洁光纤、 形槽、夹具。剥线钳的刀刃磨损: 请更换新刀刃。.电源异常打开机器电源开关键， 电源也不能正常接通时请确认以下事项:电源线是否正确连接。交流电源插座是否有电， 用同一插座连接别的机器， 确认是否有电。使用电池时， 电池是否充满电。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成.接续熔接中的故障() 光纤端面角度有误: 超过光纤端面角度的最大容许值。端面角度不符合容许值时请做以下调整: 重新切断光纤。 仍出现错误信息时， 清洁夹具垫片和光纤切割刀刃或调整切割刀刃后会得到改善。() 极限有误。原因: 光纤是否

52、正确放置在 形槽中， 形槽中有时会附着灰尘。处理方法: 清洁 形槽和光纤夹具， 重新将光纤正确安放在 形槽中。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 光纤插入有误。原因: 光纤尖端部位的推出不足。处理方法: 确认光纤尖端是否以适当的长度推出 形槽。() 光纤放置位置有误。原因: 光纤尖端部分推出 形槽过多。处理方法: 重新正确放置光纤。() 亮度有误。原因: 显微镜镜头、 或反光镜保护镜片有污损。处理方法: 用棉棒进行清洁。上一页下一页返回任务认识光纤通信的组成() 洁净程度有误。原因: 光纤或、显微镜镜头有污损。 光纤切断不良或者光纤种类设定有误也会出现此提示信息。处理方法: 清洁光纤或

53、、显微镜镜头。() 接续有误。原因: 光纤污损或熔接机设定不正确。处理方法: 清洁光纤或重新设定熔接机参数。上一页返回任务认识光纤放大器任务描述一、光有源器件和光无源器件概述光有源器件是需要外加能源驱动工作的光电子器件。 其包括:() 半导体光源(， ， ， ， ， )。() 半导体光探测器(， ， )。() 光纤激光器(: 单波长、多波长)。() 光纤放大器(， )。() 光波长转换器(， ， )。() 光调制器。下一页返回任务认识光纤放大器() 光开关/ 路由器。二、光放大器概述光纤有一定的衰耗， 光信号沿光纤传播将会衰减， 传输距离受衰减的制约。 因此， 为了使信号传播得更远， 必须增强

54、光信号。 传统的增强光信号的方法是使用再生器。 这种方法存在许多缺点， 首先， 再生器只能工作在确定的信号比特率和信号格式下， 不同的比特率和信号格式需要不同的再生器； 其次， 每一个信道需要一个再生器， 因此网络的成本很高。 随着光通信技术的发展， 现在人们已经有了一种不采用再生器也可以增强光信号的方法， 即光放大技术。 图 所示为光放大器模型。上一页下一页返回任务认识光纤放大器.半导体光放大器()() 谐振式， 如 (法布里 佩罗型， )。() 行波式， 但是与光纤耦合困难， 对偏振敏感。 利用其非线性特性制成一些光学器件， 如光波长转换、合成分波。.光纤放大器: 用光纤做成的放大器()

55、掺杂光纤放大器(掺稀土元素光纤放大器)。 光纤放大器， 如掺铒光纤放大器()。 光纤放大器， 如掺镨光纤放大器()。() 非线性光纤放大器。拉曼光纤放大器()。布里渊光纤放大器()。上一页下一页返回任务认识光纤放大器三、认识光纤放大器的实训要求对光放大器实训产品和工具的要求如下:() 找出实训室安全操作和激光警示标志。() 掺铒光纤放大器 属于 类激光产品， 注意标记: “不可见激光辐射， 避免激光直接照射， 类激光产品”。() 认真研读实训室产品说明书， 收集设备和工具型号、品牌、使用步骤和维护等信息资料。() 光纤连接器陶瓷插芯表面的光洁度要求极高， 除专用清洁布外禁止用手触摸或接触硬物。

56、 空置的光纤连接器端子必须插上护套。() 在规定课时内完成对实训室激光设备的认识。上一页下一页返回任务认识光纤放大器相关知识一、掺铒光纤() 概述光纤的纤芯是由折射率比周围包层略高的光学材料制作而成的。 光纤结构引起全内反射， 从而引导光线在纤芯内传播。 铒是一种稀土元素， 在制造光纤的过程中， 往纤芯掺有一定量的 ， 便形成了掺铒光纤， 由铒离子完成放大自发辐射()。 掺铒光纤在 波长附近的整个荧光谱中都可以产生增益。 是重要的光纤通信用石英最低损耗窗口。 在铒离子的吸收谱中， 之间的 个泵浦带都可以用于泵浦， 即泵浦波长可以是 、 、 、 、 。 波长短于 的泵浦效率低， 因而通常采用 和 泵浦。 铒离子的增益谱与光纤传输最低损耗窗口重合。上一页下一页返回任务认识光纤放大器二、掺铒光纤放大器() 概述 ( ， 掺铒光纤放大器) 是一种对信号光进行放大的有源光器件， 如图 所示。 的工作波长在 范围， 所以在光纤通信中 是现在应用最广泛的光放大器， 它的出现极大地推动了波分复用技术的发展。. 的基本结构 是一种典型的光放大器， 系统模型如图 所示。 主要由掺铒