光纤通信的简介.doc

现代通信技术辅导6
        第六章   光纤通信
一、知识点
 
 光纤通信概述。
 光纤与光缆。
 光纤通信系统。
 
二、重点难点内容
 
（一）光纤通信概述
 
本节介绍光纤通信的概念、发展、实用工作窗日以及光纤通信的特点。光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光纤为传输媒质，以光信号为信息载体的通信方式。
 
1.  光纤通信的发展史
 
1966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 20dB/km 的光纤。1970 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 20dB / km 的光纤。同年，美贝尔公司研制出使用寿命长达几小时的半导体激光器，光纤通信从此进入飞速发展。通过以上的发展时期可以把光纤通信的发展归纳为三个阶段： 1966～1976 年：从基础研究到商业应用的开发时期；1976～1986 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；
1986～1996 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援救阶段。
 
2. 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，其波长在微米级，频率为 1014Hz ～1015Hz 数量级。根据电磁波潜可知，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只个工作波长，也叫工作窗口。
 
3. 光纤通信的特点
 
目前光纤通信己经成为通信中的最主要的传输技术，以下优点。
 ( l ) 传输频带宽，通信容量大
由信氨论知道，载波频率越高，通信容量越大。它与其他通信传输系统相比，具有
目前光纤通信使用的光载波频率在 1014Hz ～1015Hz 数量级，比常用的微波频率高 104倍～105倍，因而，通信容量原则上比微披通信高 104倍～105 倍。
 ( 2 ) 传输衰减小，传输距离长
普通传输线的传输损耗，主要是由铜线的电阻以及导线间电容的漏电引起的，要想降低损耗，就得增大传输线的尺寸。而光纤传输损耗不同于普通传输线，其损耗几乎与光纤尺寸无关，且在使用的光波段内，光纤对每一频率的损耗几乎是相同的，提高纯度可以降低损耗。目前，通信用的普通石英光纤损耗一般都低于
l0dB/k m。使用 波长时，损耗可以降为 。
( 3 ) 抗电磁十扰，传输质量好
制造光纤的材料石英是绝缘介质，它不受输电线、电气化铁路的馈电线和高压设备等电器干扰的影响，不会在光纤中产生感应电磁干扰，也可避免雷电等自然因素产生的损害和危险。
( 4 ) 体积小、重量轻、便于施
光纤真正传光的是线芯，多模光纤的线芯直径为 50m～85m，单模光纤的线芯直径为 5m～10m，国际上规定通信光纤的包层自径为 125m，当然，外面还要有保护层，再将若干光纤制成光缆。与电缆相比，无论是尺寸还是重量都少得多，由于光缆线径细，重量轻，可以节约地下管道建设投资，而且便于敷设、运输和施工。
( 5) 原材料丰富，节约有色金属
有利于环保制造光纤的原材料是石英，材料丰富，并且可以代替光缆的铜线或铝线，节约有色金属，也有利于环保。光纤本身也有缺点：如光纤质地脆，机械强度低；光纤的切断和接续需要一定的工具设备和技术，光缆的歪曲半径不能过小等等。但总的说来，光纤技术比其他通信方式优越，大力发展光纤通信己成趋势。
 
（二）光纤与光缆
 
本节介绍光纤的结构与分类、光纤的导光原理、光缆的结构与分类、光纤的损耗和色散。
 
1. 光纤的结构与分类
 
（1）光纤的结构
目前通信用的光纤大多采用石英玻璃（SiO2）制成的横截面很小的双层同心圆柱体，未经涂覆和套塑时称为裸光纤，如1所示。从图l 中可以看出，光纤由纤芯和包层两部分组成，纤芯的材料是SiO2，掺杂微量的其他材料，掺杂的作用是为了提高材料的光折射率。包层的材料一般用纯 SiO2，也有掺杂的，掺杂的作用是降低材料的光折射率。所以纤芯的折射率略高于包层的折射率，目的在于使进入光纤的光有可能全部限制在纤芯内部传输。由于石英玻璃质地脆、易断裂，为保护光纤不受损害，提高抗拉度，一般需要在裸光纤外面指经过两次涂敷。它的剖面结构如图2 所示。
 
             图一 光纤的结构图图
从图 2 中可以看出：纤芯位于光纤中心，直径（2a）为 5m～75m，作用是传输光波。包层位于纤芯外层，直径（2b）为 100m ～150m