光纤通信技术的应用...ppt

1、光纤通信技术的应用,姓名：陈旭光 学号：114101000156,1、光纤通信原理及组成: 原理：发送端首先把传送的信息变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息 组成：（1）光源：将电信号转换成光信号，再向光纤发送光信号 （2）光纤：光信号的传输通道 （3）光电接收器：光纤中传输的光信号在被微机系统所接收前，将 其还原成相应的电信号,光纤通信的发展： 光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以

2、其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。 1966年英籍华人高锟(Charles Kao)发表论文提出用石英制作玻璃丝(光纤)，其损耗可达20dB/km，可实现大容量的光纤通信。2009年高锟因发明光纤获得诺贝尔奖。 1970年，Corning公司研制出损失低达20dB/km，长约30 m的石英光纤。 1976年Bell实验室在华盛顿亚特兰大建立了一条实验线路，传输速率仅45Mb/s，只能传输数百路电话。,1984年左右，光纤通信的速率达到144Mb/s，可传输1920路电话。 1992年一根光纤传输速率达到2.5Gb/s，相当3万余路

3、电话。 1996年，实现多波长多通道的光纤通信，在1根光纤内，可传输多个不同波长的光信号。即所谓“波分复用”(WDM)技术。 在2000年，利用WDM技术，一根光纤传输速率达到640Gb/s。 密集波分复用技术（DWDM），指的是一种光纤数据传输技术，这一技术利用激光的波长按照比特位并行传输或者字符串行传输方式在光纤内传送数据。,光纤优点： （1)通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20THz。 (2)信号干扰小、保密性能好。 (3）抗电磁干扰、传输质量佳，电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。 (4）光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输； (5）材料来源丰富，

4、环境保护好，有利于节约有色金属铜。 (7)光缆适应性强，寿命长。,光纤缺点： (1）质地脆，机械强度差。 (2）光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。 (3）分路、耦合不灵活。 (4）光纤光缆的弯曲半径不能过小（20cm） (5）有供电困难问题。,光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。 光缆的基本结构一般是由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。,光纤通信应用举例,光缆型号组成： 分类 代号 含义 GY 通信用室外光缆

5、GM 通信用移动式光缆 GJ 通信用室内光缆 GS 通信用设备内光缆 GH 通信用海底光缆 GT 通信用特殊光缆 GR 通信用软光缆,加强构件 代号 含义 无 金属构件 F 非金属加强构件 G 金属重型加强构件 H 非金属重型加强构件,光缆结构特性 代号 含义 无 层绞式结构 S 光纤松套被覆结构 J 光纤紧套被覆结构 D 光纤带结构 G 骨架槽结构 X 中心管式结构 T 填充式结构 B 扁平结构 Z 阻燃结构 C 自承式结构 E 护层椭圆截面,1、GYTA型光缆 GYTA光缆的结构是将250m光纤套入高模量材料制成的松套管中，松套管内填充防水化合物。缆芯的中心是一根金属加强芯，松套管围绕中心

6、加强芯绞合成紧凑和圆形的缆芯，缆芯内的缝隙充以阻水填充物。,Corning SMF-28 ULL光纤应用成功案例 1、ULL光纤助力“电力天路”青藏直流联网工程 有着“电力天路”之称的青藏直流联网工程，其配套光纤通信工程起于格尔木换流站，止于西藏林周县以西3公里处的拉萨换流站，光缆线路全长1038公里，共设有6个中继站，其中最长中继段为翻越唐古拉山口沱沱河至安多段，距离为295公里。该段平均海拔超过5000米，自然环境恶劣，地质条件复杂，极端最低温度低于零下50。为保障系统的安全运行，对线路的衰减余量提出了更高要求，因此需要综合使用耐低温技术和超低损耗光纤等多种先进技术。2011年8月，国内高

7、海拔、高寒环境下最长的无中继光纤通信系统成功开通，超低损耗光纤的使用降低了运行、维护的困难和费用，提高了通信系统的可靠性。 目前为止，该系统已经在青藏线路上成功运行近两年时间，线路附带的衰减检测系统的数据显示，超低损耗光纤在长期恶劣的天气条件下仍能保持最低的衰减，保障了系统的稳定，安全运行。,光纤传感器技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，是以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为传播媒质的光纤，具有一系列其他载体和媒质难以相比的优点，如光波不怕电磁干扰，容易被各种光探测器件接收，可方便地进行光电或电光转换，容易与

8、高度发展的现代电子装置和计算机相匹配等。因此，光纤传感器技术在测量中有其独特的优点，下面就其应用做下说明。,光纤光栅传感器技术的应用 光纤光栅是利用光纤材料的光敏特性，在光纤的纤芯上建立的一种空间周期性折射率分布。其作用在于改变或控制光在该区域的传播方式。它的出现，使许多复杂的全光纤通信网络和传感器网络的应用成为可能，极大地拓宽了光纤传感器技术的应用范围，已经应用于航空、航天、舰船以及土木工程领域。,微型光纤光栅应变传感器 适合于微小标距的应变测量，直径最小可达1mm，可应用于土木水利工程、海洋工程、航天航空、汽车、复合材料等领域的原型及模型试验。基于光纤光栅技术的位移、力、压力、加速度等传感

9、器的核心封装元件。,光纤光栅应变传感器。 该产品基于一种光纤光栅应变增/减灵敏度的封装机制，采用独特封装工艺有效的消除了胶粘剂对传感器应变传递的影响；通过调节封装工艺中的参数，可以改变传感器的应变灵敏度系数；同时兼有细径管保护式和夹持式的优点，既可以直接埋入结构中也可以通过辅助构件构成夹持式传感器。,光纤光栅温度传感器 光纤光栅温度传感器按封装方式分为增敏型与无增敏性封装结构，按外形可分为管式和方形两种。传感器采用了独特的双层钢管封装技术，不仅可以有效的提高了传感器的温度灵敏度，使传感器能自由的感应结构对象的温度变化，而且消除了外界应变影响，使传感器免受外界应力的冲击。,掺铒光纤放大器 掺铒光

10、纤放大器是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件 掺铒光纤放大器的工作原理 掺铒光纤放大器主要是由一段掺铒光纤（长约10-30m）和泵浦光源组成。其工作原理是：掺铒光纤在泵浦光源（波长980nm或1480nm）的作用下产生受激辐射，而且所辐射的光随着输入光信号的变化而变化，这就相当于对输入光信号进行了放大。研究表明，掺铒光纤放大器通常可得到1540db的增益，中继距离可以在原来的基础上提高100km以上。,光缆与电缆对比： 1、光纤传输系统对外界电磁干扰无反应、抗干扰性好 2、光缆传递信号衰减小 例：20、1000m，10MHz条件下，75-5电缆衰减值，20.67dB，光缆0.2dB。两者衰减相差100倍。 20、1000m，800MHz条件下，75-5电缆衰减值，93dB，光缆0.3dB。两者衰减相差300倍以上。 3、光缆传输信号安全性高 例：不受雷击的影响 4、光缆施工可靠性高 光缆质量轻，容易拖动。光缆与光缆之间的连接不宜利用接头转接，长度不够时采用熔焊连接方式连接。 5、光缆物理性能稳定,光纤通信与微波通信对比： 1.光纤通信属于有线通信，它是以光导纤维为传输介质的通信方