光纤通信的基本原理

光纤通信的基本原理光纤是由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层、一次涂履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光线在穿插过程中从表面逸出。LEDILDAPD光电二极管作为检波器接收信号。为确保信号的有效传输，在光发送端之前提高接收能力。光纤类型根据光在光纤中的传播方式可将光纤划分为两种类型：即多模光纤和单模光纤。多模模光纤、色散位移单模光纤和非零色散位移光纤。而其中的3光纤中的新型光纤最多，如低色散斜率光纤、大有效面积光纤、无水峰光纤等。C1530～1565nmL1565～1625nm的色散较大，系统速率达到2.5Gbit/s以上时，需要进行色散补偿，在10Gbit/s散补偿成本较大，它是目前传输网中敷设最为普遍的一种光纤。色散位移光纤：在C波段和L波段的色散很小，在1550nm是零色散，系统速率可达到20Gbit/s和40Gbit/s其零色散的特性，在采用DWDM扩容时会出现非线性效应，产生四波混频（FWM，DWDM。CL波段的色散较小，避开了零色散区，既抑制了四波混频，也可以开通高速系统。新型的1.5～2倍，大有效面积可以降低功率密度，减少光纤的非线性效应。光纤的优点传输频带宽、通信容量大。光纤传输损耗低、中继距离长。光纤传输的信号不受电磁的干扰、保密性强、使用安全。光纤具有抗高温和耐腐蚀的性能，因而可以抵御恶劣的工作环境。光纤的体积小、重量轻，便于敷设。制作光纤的原材料丰富，石英光纤的主要成分是二氧化硅（SiO2光缆的制造：光缆的制造过程一般分以下几个过程：光纤的筛选：选择传输特性优良和张力合格的光纤。光纤的染色：应用标准的全色谱来标识，要求高温不退色不迁移。填入防潮防水的凝胶。光缆绞合：将数根挤塑好松套管的光纤与加强单元绞合在一起。光缆的种类按敷设方式分有：自承重架空光缆、管道光缆、铠装地埋光缆和海底光缆。按光缆结构分有：束管式光缆、层绞式光缆、紧抱式光缆、带式光缆、非金属光缆和可分支光缆。光纤产生损耗的原因造成光纤损耗的主要因素有：本征、弯曲、挤压、杂质、不均匀和对接等。本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射而损失掉，造成损耗。挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗。杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失。不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗。对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴(单模光纤同轴度要求小于0.8μm)端面与轴心不垂直、端面不平、对接心径不匹配和熔接质量差等。起的光损耗，鉴于目前的光纤制造工艺水平，可以说瑞利散射损耗是无法避免的。光纤接续衰减的产生影响光纤接续损耗的因素较多，大体可分为光纤本征因素和非本征因素两类。纤芯截面不圆、纤芯与包层同心度不佳等，其中光纤模场直径不一致影响最大。影响光纤接续损耗的非本征因素即接续技术。1.2μm0.5dB。轴心倾斜：当光纤断面倾斜1°时，约产生0.6dB的接续损耗，如果要求接续损耗≤0.1dB，则单模光纤的倾角应为≤0.3°。端面分离：活动连接器的连接不好或熔接机放电电压较低时，很容易产生端面分离，造成连接损耗较大。端面质量：光纤端面的平整度差时也会产生损耗，甚至气泡。接续点附近光纤物理变形：光缆在架设过程中的拉伸变形，接续盒中夹固光缆压力太大等，都会对接续损耗有影响，甚至熔接几次都不能改善。其他因素的影响。接续人员操作水平、操作步骤、盘纤工艺水平、熔接机中电极清洁降低光纤接续损耗的措施一条线路上尽量采用同一批次的优质裸纤，对于同一批次的光纤，其模场直径基本相对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。过光缆允许的80％，瞬间最大牵引力不超过100％，牵引力应加在光缆的加强件上，避免光纤芯受损伤导致的接续损耗增大。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长。选用精度高的光纤端面切割器来制备光纤端面，切割的光纤应为平整的镜面，无毛刺，无缺损，光纤端面的轴线倾角应小于1度。温度、湿度等环境情况，重新设置熔接机的放电电压及放电位置以及使V型槽驱动器复位等调整。光纤的发展应用人类很早以前就认识到用光可以传递信息，并逐步探索到可以用玻璃纤维把光信号封闭在其中进行光传送的方式，但早期的光纤衰减特别大，直到20世纪60能制造的最好的玻璃纤维的衰减仍在每公里1000dB以上。19667月，利用光导纤维作为光的传输媒介的光纤通信，其发展只有二三十年的历史。光纤通信的发展可分为以下几代进程：19731976850nm统为代表；第二代光纤通信系统，是70年代末，80年代初的多模和单模光纤通信系统；第三代光纤通信系统是80约50km；90年代以后的同步数字体系光纤传输网络。DWDM技术、掺铒光纤放大器EDFA技术和光时分复用OTDM和波分复用DWDM3Tb/s（3000Gb/s）TDM10Gb/sDWDM相结合的32×10Gb/s和160×10Gb/s系统已经商用化，TDM40Gb/s系统已经在实验室进行试验。在如此高速率的DWDM系统中，开发敷设新一代光纤已成为构筑下一代通信网的重要目前而言，对于基于2.5