光纤通信应用

光纤通信概述

通信业务的迅猛增长主要体现为对传输带宽的需求光纤通信以其独特的优越性、巨大的传输带宽成为当今最主要的信息传输方式光纤通信在所有信息传输领域均获得广泛应用

通信网与业务应用传输网络是各种通信应用的平台用户规模与业务需求增长推动网络技术发展为充分利用网络资源，运营商开发的各种新（增值）业务应运而生光纤通信是电力网通信调度信号传输的发展方向光纤通信网络以光波为信号载体，以光导纤维为传输介质的通信方式即为光纤通信光纤传输具有独特的优越性、巨大的传输带宽目前，百分之八十五以上的信息（语音、数据、图象）通过光纤传输我国各通信运营商与各行业、部门的专用网建设的光缆骨干网、城域网及用户接入网总长度已达680万公里以上

光纤通信的特点

传输带宽达数百THz，通信容量极大。传输衰耗低，中继距离长。光缆重量轻、尺寸小，便于敷设与维护。抗电磁干扰,特别有利于电力网通信.无信号间串扰，保密性好。材料来源广，成本相对低。光纤传输的应用问题光纤使用中不能弯曲过小光纤线路的连接操作较复杂（固定、活动）光的分路与耦合较困难光纤通信的技术演变大气光通信1966年：高锟的论点1970年：光纤（康宁）器件（贝尔）、1976（中国武汉）系统建设：市话（1982）——长话（1987）——八纵八横波长应用：850nm——1310nm——1550nm（S、C、L）光纤应用：MMF——SMF——新型：G.655、LEAF、EDF、DCF信号类型：模拟——数字（PDH——SDH）传输速率：8M、34M、140M、——155M、622M、2.5G、10G使用波长:单一波长——波分复用——密集波分复用(DWDM)网络技术：光分插复用（OADM）——光交叉连接（OXC）

——自动光交换（ASON）光纤通信的应用类型公用网：市话局间中继、长途干线系统（国际、一级、二级）、移动网专用网：铁道、电力、军事、石油、高速、金融、公安等广电网：HFC图象传输（CATV）计算机网：WAN、MAN、FRN、DDN用户接入网：FTTC、FTTB、FTTH、FTTO光纤通信系统涉及的产品

（1）光传输设备：光端机、中继机、波分复用机

（2）光纤、光缆及附件：接头盒、终端盒、光配线架

（3）光电器件：

有源器件：光源、光探测器、光放大器、波长转换器等

无源器件：连接器、隔离器、耦合器、波分复用器等

（4）测试仪器与专用工具：

误码分析仪、光时域反射仪（OTDR）、光谱分析仪光源、光功率计、光纤熔接机、米勒钳、切割器等。

光纤传输系统

单信道光传输系统

光纤数字通信系统的技术指标：（1）误码指标：平均误码率BER

误码秒ES严重误码秒SES

误码块EB误块秒比ESR（2）抖动与漂移性能（3）光发送与接收的技术指标光端机中继机光端机交换交换E/OO/EO/E/O光纤传输扩容方式光纤通信技术主要围绕提高传输容量与增大传输距离发展。(PDH——SDH——WDM）提高传输容量的手段有：

1、SDM—采用增加光纤对扩大通信容量。

2、TDM—不断提高信道传输速率。

3、WDM—增加光纤中信道(波长)数量。增大传输距离的方式有：

1、进行光放大2、采用色散补偿与前向纠错技术3、实现光孤子通信光传输系统主要指标光纤传输系统发送指标

1、工作波长（λ）：

波段)

线路传输特性与系统工作波长密切相关。

2、平均发送光功率（Ps）：

功率单位：mw、μw（制造、购买光源用）

dBm（设计、施工、测量用）

dBm=10LogPs/1mw（毫瓦分贝值）光纤工作波段工作窗口波段标称波长波长范围（nm）第一窗口850第二窗口O波段13101280-1360第三窗口S波段15501460-1530

C波段15501530-1565第四窗口L波段15501565-1625第五窗口E波段波长扩展1360-1460

光纤传输系统发送指标3、光谱特性（Δλ）：

信号脉冲包含的波长范围4、边模抑制比（SMSR）：

SMSR=Pmain/Pside≥30dB5、消光比（EXT）：

EXT=P。/P1x100%<10%or10lgP1/P。>10dBP。：全零码的光功率值，P1：全1码的光功率值。

光纤传输系统接收指标1.接收灵敏度(Pr)

在保证系统误码指标的条件下，光接收机所需要的最小光功率值：

Pr=10lgPmin/mw（dBm）

Pr值决定于系统传输速率、码型以及光探测器的类型。2.接收动态范围(D)

在保证系统误码指标的条件下，光接收机所需最小光功率值与所允许的最大光功率值之差。即：

D=10lgPmax/Pmin（Pr）（dB）不同工作条件下的接收灵敏度

速率等级

2Mb/sSTM-4STM-16STM-64

误码指标

BER101010接收灵敏度

-50dBm-32dBm-28dBm-20dBmPr-9-10-12灵敏度与系统误码指标相关!光纤与光缆

光纤结构包层n纤芯n12涂复层n1≈1.4672n2

≈1.4647介质折射率的差别形成光波导包层涂复层原料提纯熔炼制棒拉丝涂涨覆套塑成不缆光纤光缆胁制造工艺光纤的类逆别可有不同偷分类方式:按传导控模数分善：多模裙（MMF）单模抽（SMF）按折射监率分布寸：渐变型遥（GI）放阶跃型摄（SI）按特殊叮用途分包：EDF、DCF、LEAF阵…….按ITU-买T或IEC文号分：G.65筑1（A1）、G.6披52（B1）G.65喘3（B2）、G.65侄5（B4）…….模的概陈念纵模指激光振恐荡的频谱度成分，即慨波长成分单纵模冒激光器疲的频率杀仍有一饼定的分知布范围横模指电磁场朋的横向场盾分布分为基浙模TEM00和高阶模TEMmn偏振模指同一光拌波模式所翁包含的相紫互正交的亦两个偏振怖态TEM00TEM11G.65窑1光纤(MM愉)—多模光考纤G.6津52光纤(SM)—标准单模克光纤G.6煤53光纤(SM赖)—色散位移虑光纤G.65冤4光纤(SM)—截止波长分位移光纤G.6挣55光纤(SM牧)—非零色项散位移倡光纤G.65柳6光纤(SM)—宽带NZ-D匆SFG.6膝57光纤(SM扮)—抗弯曲衰断减光纤ITU-划T建议文请号特殊用殖途光纤1、掺铒光场纤（EDF）2、色散补诵偿光纤（DCF）3、数据光泊纤4、大有剖效面积筑光纤（LEAF）5、色散撑平坦光杜纤6、全波光菌纤（AWF）常用光皆纤命名扶与标准筐对照光纤名称ITU-读T标准IEC标准多模光括纤G.65系1扫A上1a德A1棒b非色散模位移光绍纤G.65损2A、B、C络B脚1.1、B1.妥3零色散位罢移光纤G.6能53妻B2截止波长捎位移光纤G.65谈4龟B1.2非零色散枕位移光纤G.6田55A、G.65跳5B刷B4注:G.蔽652雁C(B怪1.3距)为全波绸光纤,G.职652沿B有偏振色配散要求,仍归于B1.1G.65固4(B1殊.2)为截止波次长位移光法纤(最低衰寻耗光纤)单模光鞠纤导光沿原理光的折射螺现象：孕光悉的全反射芒：132231Sin==1.4连60/1省.464=85.奥8入射角=90毯-85中.8=录4.2度，近于芹直线传导井。光纤的基想本参数1.几何尺寸类别SMMMEDF数据纤芯直径国（2a）9504.562.母5包层外径班（2b）125涂复层外泡径约250（μm）2相对折胖射率差=n1-n2/n1DCF6光纤的侮基本参焰数3.数值孔蒜径：NA=n1 =唱Sin数值孔径荒表示光纤伐接收（耦脏合）光信笨号的能力常规单模觉光纤的NA值约为0.1张08多模光服纤的NA值大于单揭模光纤，禾故光耦合穗效率高。NA值与折射塑率差有关信，太大会资形成多模婶传输。光纤的茫基本参睛数6.光纤截面雾形状误差1、包层不住圆度：<1银%2、同心度鼓误差：<0.咬8μm光纤的传肉输特性传输衰减传输色筋散非线性效敌应光纤传输示衰减光纤传输详中各种因寄素引起的焰信号能量典损失传输衰耗铅是系统设停计、光功虽率分配、谢中继距离打确定的重等要参数定义：PinPoutL=10膀Lg扯Pin庭/Po锣ut×L（dB）光纤衰减粪机理光纤材漫料固有与损耗：1、瑞巴利散射—光纤工绪艺中材矛料结晶侦产生的渣不均疾匀组织扇引起。圣其效率迷与光波哀长的四援次方成标反比。2、材料浙吸收—光纤材姜料（含心杂质）报对光信页号的吸兼收。可欺分为紫窑外吸收查与红外抖吸收。附加损浙耗附加损耗主要指丛光纤使奔用中引川起的损板耗接续损舰耗包括：1、光纤固垄定熔接损脉耗（一般稿小于0.05殖dB)2、活动连乏接损耗(一般小抹于0.3抚dB)弯曲损耗光纤衰佛减的测真量常用测量帮方法：1、剪断恶法2、插入奖法3、背向散捏射法剪断法测安量：（ITU母-T建议的术基准方筝法）光源光功率浅计滤模器被测光纤皆（L）P1P22m=邮L约g（dB/K妹m）背向散射疑法测量利用光传洲输中的背架向散射与长菲涅尔反衬射设计的巧光时域反迅射仪（OTDR）测量燥。OTDR测试功傻能：1、光缆坐线路长歪度（工程颗施工、惠线路维2、光纤衰宣耗分布护中广高泛应用夜。）3、接头支损耗4、线路脑故障点护的位置会。光缆光缆类叨别缆芯结构禽不同分为:中心管蹈式圆层绞洋式睬骨架雷式光缆敷设条件瘦不同分为:架空光牛缆、管条道光缆狗、直埋揪光缆和淡水底光付缆光缆中什光纤的侄松紧状富态不同陈分为:紧结构旨松办结构悄半松训半紧结耕构光缆使用环境蹄与缆中材矩料不同可拆分为:金属加岭强构件位、非金向属加强测构件毛阻燃、苦防蚁光枕缆、电欠力光缆光缆构造隶与材料套塑1、松套—多纤合陵成、油难膏填充炸，适于洪野外光缆(PB摘T)余长控蜘制（水什温、绞赔合节距唱）2、紧套—单纤紧耽包、线他径细，厅适于局籍内光缆按。(硅橡胶or订PVC)填充材料：气体、油恭膏、阻水讨纱对油膏性扔能要求：无腐蚀嗓、高低训温特性软、易荣清除光缆构猾造与材昂料加强件（抗拉脖）1、金属：幅磷化钢丝什、钢绞线御（野外光叉缆）2、非金属己：工程塑鸡料（电力纹光缆用）芳纶纤维窄（局内光迁缆用）要求：吼材料杨叫氏模量E值大、侍不锈蚀护层（提供侧砍面保护）不同结构旱的光缆根通据应用要阅求选用不恶同材料的挽护层，主务要提供侧产面保护。光缆构造与材料光缆外吉护套野外用光厉缆：采用黑色湿聚乙烯（PE）易成形、洽机械强度僵高、致密届性好、耐坦紫外线。局内用光娱缆：浅色聚氯亏乙烯（PVC）挠性好概、耐弯做曲疲劳惧且具阻树燃性能姐。光缆型仅号标识目前尚无ITU-李T建议，采漂用GB/扫T（908-显2000）完整代夏号分为罢两大部泽分：光缆型前式代号裤（左边烛字母或男数字）1、光缆类灯型：GY、GJ、GH、GT、GS……2、加强件:无符号袖、F、3、特征代稳号：B、T、Z、X、G、D…...光缆型愁式代号——光纤规格腿代号光缆型闹号标识4、护层娱代号：PE、PVC、A、S、L、Q、W、33、43、535、外护自套代号氏：Y（或03，可略）同、V光纤规格慰代号（右边数率字或字母妈）依次为：光纤芯数槐、光纤类金型（D、J、S模场直作径/包层外蒸径、工勾作波长团（1、2、3）、衰耗系黄数、适查用温度晌（A、B、C、D）光缆代号劳示例GYTA雪33——36D9把/125（325）BGYDT罚S——192傅D9/冶125（230）AGYX旁TW——24D洲9/1刮25（236）AGJF床V——1D9慨/12登5（325）DGYT烧AGYTSGYXT闪A3000芯GHDT否53光无源苏器件光纤连舟接器——光路的活宿动连接光耦合无器——光功率分环配光衰减器——光功率造控制与系调整光波分钩复用器——分波与合历波光隔离个器——阻挡反慕向光光环行器——改变光方穴向光纤光鹿栅——信号滤甚波光无源器耻件常用类嫌型与功能光纤连幅接器功能：为光纤养与器件答、设备因之间、权设备和督仪表之爹间或线论路与测裤试仪表用之间实旱现高质竿量活动助连接可重复插谅拔对光连绵接器的堪要求：低插损：拾小于0.3正dB高回损你：大于50d景B重复性耐、互换惯性好：更小于0.1d汪B插拔寿储命长：桥大于1000次价格低FC——金属螺扰纹锁紧日式SC——塑料矩形伙插拔式样插针：2.5m雾mST——金属圆周柱卡口姑式MT——多芯带隔状光纤末连接LC——微型连傍接器（咱美）插针：1.2国5mmMU——微型连躲接器（肺日）光连接观器由螺活纹锁紧已向直接荷插拔演提变，可季减小操念作空间槽，增大剧安装密缓度，避稿免挤压活动连练接器基本类型不同结穷构的朽光连接逗器插针端面每结构与性沉能FC-缝PC–SPC略-丧APC光纤连语接器型号与赔参数常用型疯号：FC/P彩C、FC/被APC，MU/青PC1.2殃5mm插针直浩径：2.5m闯m基本参辽数：插入损耗<0备.4dB插拔次孟数>1鞠000次回波损耗>5梢0dB跳线长阶度：0.5、1、5、10（m）光衰减器功能对光功侨率进行钟一定量鲁衰减的拖器件。应用场希合系统调幅试---模拟光纤中继站----减小富余因光功率光测试仪壶表---劈燕-校准定扛标分类光可变衰洪减器连续可变俩光衰减器进，分档可皮变光衰减衫器光固定衰害减器光纤线路汉接续与蜜成端光纤接续怠与成端接续—光缆线亡路盘长朵之间的裂连接。成端—光缆线蚕路终端缸与光传牙输设备杰的连接。接续要求肝：纤号确怜定、准脑确对接求（色标筋、领示炊色）接头损刚耗尽可达能小连接稳定贴可靠，满企足强度要贯求自动化鸭程度高窗、便于计操作接续费用棋低接续施工量准备光缆端客部检查江（运输临、敷设井中的损酱坏）接头附冷件：接头盒、烦终端盒、腐热缩管、PVC（清点数待量、检查房诚质量）接续仪危器、工仙具：光纤熔接唉机、OTDR、专用必开缆、兼剥线工陈具施工车、感蓬。光纤熔接超机工程中均塌采用自动洁熔接机。型号如载：藤仓:蹦FSM恐-箭40S合(50劈燕S)、30R（带纤）、住友:棉T堡YPE辰-37惧SE、TYPE忍65（带纤）功能：自动校准冻、熔接参缴数选择、谣自动放定电熔贸接、接头灿质量评估窑、接头热角缩保护。微处理涛器运行枪，屏幕