光纤通信.ppt

关于光纤通信
第一张，共六十四张，创建于2022年，星期二
光纤通信概述
光信号可以用于传输信息吗？
光通信具有什么样的特点？
探 讨
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。
第二张，共六十四张，创建于2022年，星期二
2．光纤的分类
（1）按照光纤的制造材料分类
按照光纤的制造材料的不同，光纤可分为玻璃（石英）光纤和塑料光纤。
（2）按照光纤的传输模式分类
根据光纤传输模式的数量，光纤可分为多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF）。
（3）按照光纤的折射率分布分类
按照光纤剖面折射率分布的不同，光纤可分为突变型光纤（SIF）和渐变型光纤（GIF）。
（4）按照ITU-T建议的分类
按照ITU-T关于光纤的建议，（渐变多模光纤）、（常规单模光纤）、（色散位移光纤）、（性能最佳单模光纤）、（非零色散位移单模光纤）。
第十四张，共六十四张，创建于2022年，星期二
第十五张，共六十四张，创建于2022年，星期二
阶跃型光纤（SIF）
纤芯折射率呈均匀分布。
渐变型光纤（GIF）
纤芯折射率呈非均匀分布，在轴心处最大，而在光纤横截面内沿半径方向逐渐减小，在纤芯与包层的界面上降至包层折射率n2。
W型光纤（双包层光纤）
在纤芯与包层之间设有一折射率低于包层的缓冲层，使包层折射率介于纤芯和缓冲层之间。
第十六张，共六十四张，创建于2022年，星期二
光纤的导光原理
分析光纤的导光原理，一般可采用两种方法：一种是波动理论法，另一是射线法。
波动理论法是根据电磁场理论，分析其传输特性。
光可用一条表示光的传播方向的几何线来表示，这条几何线就称为光射线。用光射线来研究光波传输特性的方法，称为射线法。
第十七张，共六十四张，创建于2022年，星期二
1．光的反射和折射
当光射线射到两种介质交界面时，将发生反射和折射。
n1＞n2
n1
n2
θ1
θ2
θ3
入射
折射
反射
第十八张，共六十四张，创建于2022年，星期二
光的全反射
当光从光密物质（折射率大的物质）入射进光疏物质（折射率小大的物质）时。
当入射角大于临界角。
第十九张，共六十四张，创建于2022年，星期二
光射到两种介质交界面时，将发生反射和折射。
当光从光密物质照射到光疏物质时，且入射角θ１满足 θc＜θ１＜90°时，会发生全反射现象。
为什么需要纤芯的折射率大于包层的折射率？
归纳思考
第二十张，共六十四张，创建于2022年，星期二
光线在阶跃型光纤中的传播示意图
结论：
1、阶跃型光纤就是利用光波的全反射原理
2、光波在纤芯中以“之”字形向前传播。
2．阶跃型光纤的传输原理
第二十一张，共六十四张，创建于2022年，星期二
数值孔径
表示光纤的捕捉光线能力的大小。
NA是表示光纤特性的重要数，它反映光纤与光源等元件耦合时的耦合效率。若纤芯和包层的相对折射率差越大，NA值就越大，即光纤的集光能力就越强。
θ
接收锥
NA=
光纤的数值孔径与光纤的几何尺寸无关，只与纤芯和包层两者的折射率差有关。
第二十二张，共六十四张，创建于2022年，星期二
n14
n13
n12
n11
n11
n12
n13
n14
结论：
渐变型光纤纤芯折射率呈连续变化
利用光的反射和折射
光线在其中以一条近似于正弦型的曲线向前传播
3．渐变型光纤的传输原理
第二十三张，共六十四张，创建于2022年，星期二
单模传输条件
单模光纤是在给定的工作波长上，只传输单一模式的光纤。
单模光纤需要满足什么条件？
第二十四张，共六十四张，创建于2022年，星期二
1．归一化频率V
归一化频率是为表征光纤中所能传播的模式数目多少而引入的一个特征参数。其方程为：
其中，α——是光纤的纤芯半径；
λ——是光纤的工作波长；
n1和n2 ——分别是光纤的纤芯和包层折射率；
k0 ——真空中的波数；
Δ——光纤的相对折射率差。
单模传输条件：0＜V＜
第二十五张，共六十四张，创建于2022年，星期二
2．截止波长
，叫归一化截止频率Vc。
当V= Vc 时对应的波长λc称为截止波长，它给出了保证单模传输的光波长范围，λ＞ λc。
，要实现单模