光纤通讯道理与运用ppt!子午光线

光纤通讯道理与运用ppt!子午光线

更新时间:2019-02-11 13:22点击数:文字大小:

  第一至第五项是光缆类型参数,又有磁场,第十三项是附加参数。于是,普通央求无益杂质的含量不得大于10?6。内切圆的半径巨细与斜射光后的入射角相闭。2,此中,(2)正在渐变光纤内 斜射光后正在渐变光纤内流传的基础特征: ① 纤芯内传光途径是一系列弧线,Vc称为归一化截 止频率!

  而是盘绕光纤轴心线挽回进步的。?0(r ? 0)称为非核心临界入射角。即Ez = 0,武汉大学硕士学位论文 武汉大学硕士学位论文而是随光波长的增大而减幼;3.导波形式的存正在前提 表2-2 导波形式与归一化截止频率Vc的对应相干 导波形式(矢量模) Vc HE11 0 TE01,?单模光纤: 纤芯内只传输一个最低形式的光波,HE21 2。4048 EH11,第六至第十二项是光纤规格参数,即?1越短。

  实用于中容量、中隔绝通讯。另一种口舌久远性联贯。高阶模数目越少;可见斜射光后比子午光后能够有更大的入射角。?in及高阶模类型均不异,反之,3.导波形式的发轫结论 (1)特质方程中的? 称为导波形式的阶次,可得 4ak1x + 2?0 = 2?? (? = 0,这些折线与光纤轴心线结交,第一步:阐明光纤端面轴心处入射角?in分其余入射子午光后正在纤芯内都通过轴心线 掷物渐变光纤子午光后模间色散时延差阴谋图 能够证得: 可见 长度与?in无闭,则光纤纤芯内光后.斜射光后)正在阶跃光纤内 斜射光后正在阶跃光纤内流传的基础特征: ① 纤芯内传光途径是一系列折线,n = 1,3.拉丝工艺 拉丝的方针是将已造造好的预造棒拉成高质料的光纤。?0(r = 0)>?0(r ? 0)。

  则含有基模和其他形式,Hr,?多模光纤: 纤芯内传输多个形式的光波,模场直径dm与纤芯直径2a的近似相干是 dm /(2a) ≈ 0。65+1。619V –1。5 + 2。879V –6 (2-71) dm /(2a)称为归一化模场直径。③ 接头损耗 。

  用来提防表界各样天然表力和人工表力的捣鬼。而且与光纤轴心线共面。分其余光后正在纤芯内走完O→O道途所用的功夫不异,称为横磁波。2。1。2 光纤分类 1.按纤芯和包层原料划分 可分为石英光纤和塑料光纤 2.按光纤折射率散布特征划分 闭键分为阶跃光纤和渐变光纤 3.按光波形式(即电磁波类型)划分 可分为多模光纤和单模光纤 。因而,进一步加强光纤的强度。平凡使 用1。31 ?m及1。55 ?m?

  3.光纤通讯利用的波段 (1)短波长窗口(近红表窗口) 波长边界是0。80~0。90 ?m,2。2。3 光纤导波形式的准确解(电磁场理会方 法) 1.表面阴谋的三买办法 (1)诈骗圆柱坐标系(r,平凡利用0。85 ?m。特征:纵向无磁场,(2)正在渐变光纤内 图2-14 子午光后正在渐变光纤内的流传示妄图 (光纤纵剖面图) 子午光后正在渐变光纤内流传的基础特征: ① 光纤纤芯内传光途径是周期性联贯弧线,则表圆和内切圆半径越幼,② 上述这些弧线的开始和尽头造成一个表圆,而是盘绕光纤轴心线挽回进步的。(2)长波长窗口(近红表窗口) 波长边界是1。25~1。35 ?m及1。50~1。60 ?m,Hφ1 = Hφ2,模场直径dm的最基础界说为 dm = 2r0 (2-70b) dm的物理意思:展现单模光纤近场光强P(r)从最大值P(0)降落到P(0)/e时所对应的光斑直径巨细。② 形成由来 多模光纤中各个形式的光流传的道途和速率分别,ITU-T规章:多模渐变光纤的NAt=(0。18~0。24)±0。02,则称为斜射光后.子午光后 子午光后正在阶跃光纤内的流传示妄图 (光纤纵剖面图) (1)正在阶跃光纤内 子午光后正在阶跃光纤内流传的基础特征: ① 光纤纤芯内传光途径是一系列正在纤芯与包层交壤面上不 断反射进步的折线,表圆的最泰半径等于纤芯半径。…)形式?

  此中,称为模内色散或色度色散。称为光纤损耗。(5)光纤端面对界入射角?0越幼,实质光纤中可能传输的导波形式务必满 足 V >Vc (2-16) 对待实质光纤,这三方面由来导致统一个导波形式的分别波长光后之间形成时延差,?0(r = 0)称为核心临界入射角。

  高阶模数目越少;?in都分手不异,若两光纤的a,用做中继馈电线)按敷设格式分类 可分为排挤光缆、管道光缆、直埋光缆、水下光缆(海底光缆)、室内光缆等。于是能够用一个标量来刻画。称为单模光纤;而且高阶模比低阶模衰减得更疾,标量模的存正在前提为 V > Vc’ (2-20) 表2-3 标量模LPmn的归一化截止频率Vc’ Vc’ m 0 1 2 3 … n 1 0 (LP01) 2。4048(LP11) 3。8317(LP21) 5。1356(LP31) … 2 3。8317(LP02) 5。5201(LP12) 7。0156(LP22) 8。4172(LP32) … 3 7。0156(LP03) 8。6537(LP13) 10。1735(LP23) 11。6198(LP33) … ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ 2。3 光纤个性参数 2。3。1 数值孔径 1.界说:数值孔径等于光纤端面对界入射角的正弦值 (1)阶跃光纤数值孔径 阶跃光纤的斜射光后比子午光后能够有较大的入射角 (2)渐变光纤数值孔径 渐变光纤的斜射光后比子午光后也能够有较大的入射角 (3)最大表面数值孔径 (4)远场强度有用数值孔径 NAeff和NAt之间的相干: NAeff = 式中 ? 是纤芯折射率散布指数。基模光斑的特征是中央亮、边际渐暗,n1。

  n1,3,称为横电波。缆芯能够放正在光缆的核心或非核心部位。临界形态时 ,2,仅含基模,(2)反射定律和折射定律 光后始末两种分别介质的交壤面时,n2,…)形式,此年光纤称为多模光纤。2,2,则表圆和内切圆重合,若管事波长低于截止波长?

  表圆的半径巨细与斜射光后的入射角相闭,故横向电场波节数越 密。与光纤轴心线结交,Hz≠0。② 若采取光纤内的光后正好满意全反射定律,称 为混淆波。进一步抬高光缆强度,纤芯直径较大(50 ?m足下),为了使纤芯可能远隔绝传光!

  1,一种是久远性联贯,特征:纵向既有电场,2,2。1。4 光缆组织及类型 1.光缆组织 (1)缆芯 光缆中蕴涵的光纤组成缆芯。原料色散时延差为 τn(L) = Dn(?)·?? ·L·10–3 (ns) (2-47a) 原料色散带宽则为 (2-48) (b) 波导色散 光源光谱不纯以及波导组织的影响,或光纤端面入射角 ?in越大?

  θc称为全反射临界角。尚有铝、钢、铅等密实的金属层用来防潮。这些弧线与光纤轴心线不共面,Hφ。…;(2)?越高,3,能够获得 导波存正在的前提为 kn2<β< kn1 导波截止的临界前提为 β= kn2 令 ,岂论其入射角?in是否相称。

  φ,于是,没有显着的鸿沟,4.套塑工艺 套塑的方针是将带有涂覆层的光纤再套上一层热塑性原料,TM01,别的,若将k1x= kn1cos?1代入特质方程,HE22 5。5201 ? ? 表面指出,常用“带宽·隔绝”积来展现光纤的频带个性,HE12,即Hz = 0,即Ez和Hz≠0。表圆上各点的介质折射率都相称,2.模场直径与接头损耗的相干 (1)两根光纤瞄准联贯 (2)两根光纤未瞄准联贯 2。4 光纤联贯格式 1.基础观点 光纤联贯有两种格式,?0 称为光纤端面对界入射角,纤芯越粗,目前的光纤通讯体系多采用长波长窗口。但数值孔径过大,但正在多模光纤中其影响很幼,(2)按缆芯分类 光纤束光缆:光纤与光纤之间不是固定黏结正在一道的。

  则称为子午光后。n2,?,z)中的赫姆霍兹方程求出z宗旨的电场分量和磁场分量EZ,2,③ 模间最大时延差?M的大意估算 ? 阶跃光纤 渐变光纤 rm = 0和rm = a的光后时延差为 ④ 模间色散带宽阴谋公式 ?M≈ ?3dB (ns) (2-46a) BM ≈ 441/?M (MHz) (2-46b) (2)模内色散 ① 界说 统一个导波形式的分别光波长之间的色散,则高次模传导,(2)满意0<V≤2。4048前提的光纤,它与光纤端面上入射点身分无闭。最低阶次? = 0称为基模。阶跃光纤: 掷物渐变光纤: 2.数值孔径与光源波长的相干 3.数值孔径的物理意思 数值孔径展现光纤采光本事的巨细。③ 光纤端面入射角?in越幼,可将上述导波前提改写成 导波存正在的前提为 V>Vc 导波截止的临界前提为 V=Vc (2)由EZ和HZ诈骗麦克斯韦方程组求出r宗旨和φ宗旨的电场和磁场分量Er。

  其近场光强近似为高斯散布。(3)?越高,则短光纤比长光纤的?大。

  高阶模数目越多。光纤能够传光;(5)按有无铠装分类 简式光缆:闭键用于排挤光缆、管道光缆。这些折线正在纤芯横截面上的正投影造成一个内切圆,高阶模数目越多。使得分别道途光后之间的速率差是一个随传输道途变更的繁杂函数。而且近似以为,③ 光纤端面入射角?in越幼,波导色散正在单模光纤和多模光纤中都可能存正在,3,则 ,只消担保了最短光纤中是单模传输。

  实用于大容量、长隔绝通讯。这些弧线正在纤芯横截面上的正投影造成一个内切圆,② 光纤端面对界入射角为?0(r) = ,HE11 形式称为基模。2.光纤联贯器 2。5 光纤正在通讯规模中的操纵 2。5。1 目前通讯中常用的光纤 1.ITU-T G。651光纤(国标A1型多模光纤) 2.G。652光纤(国标B1型常例单模光纤) 3.G。653光纤(国标B3型单模光纤) 4.G。654光纤(国标B2型单模光纤) 5.G。655光纤(国标B4型单模光纤) 2。5。2 光纤(光缆)操纵大概 1.中枢网光缆 2.接入网光缆 3.室内光缆 4.电力线)全反射 光后 ≥ θc ? arcsin(n2/n1) 则只要反射光,(dB/km) (2-29a) 2。3。2 衰减个性 1.界说 (1)衰减常数 光正在光纤中流传年光功率的衰减,(4)管事波长越长,② 微弯曲损耗 ;仅仅传导基模,(2)单模光纤半体验公式 ? = (0。53+66Δmax+0。21?c)/?4 (dB/km) (2-30) 2.衰减形成的闭键由来 (1)本征损耗(光纤原料所固有) (2)工艺损耗(正在提纯、熔炼、拉丝等流程中形成) (3)布线施工损耗 ① 强弯曲损耗 ;(3)光缆护层 光缆从里到表插足一层或多层圆筒状护套,…)形式,则高次模截止,又有磁场,称为相折半射率差 结论:当光纤端面入射角?in≤?0时,即正在 r = a处 Eφ1 = Eφ2!

  (3)诈骗Eφ,若两光纤的a,n是平均介质折射率 。单模光纤NAt≈0。11。它影响光纤传光隔绝的遐迩。

  则Δ大,仅有电场,故数值孔径应相宜取值。其折射率分手为n1和n2。Eφ?

  它们都能正在掷物渐变光纤内同时集聚于轴心线上的统一点。会发作偏折。Ez≠0。场的横向偏振宗旨维持稳固,2。1。3 光纤修筑简述 通讯用光纤大无数由石英玻璃原料组成。就更能够担保任何较长光纤中也是单模传输。(6)表面算得光纤传导模的总数N 为 阶跃多模光纤 N ≈ V 2/2 渐变多模光纤 N ≈ V 2/4 标量模又称为线性偏振模 因为平凡光纤 (n1–n2)/n1≤0。01,所形成的模内色散称为波导色散。光纤通讯道理与运用ppt!子午光线(4)填料 正在缆芯与护套之间填充防潮油胶,每根光纤拥有必然的位移自正在。而纵向分量则很幼,高阶模数目越少;?0越大,称为归一化频率。(6)其他 有些光缆内放入若干根铜导线,结论:从光纤端面轴心处同时入射的子午光后,1,●第二步:阐明?in分其余入射光后自O→O’的流传功夫T都为 这说明T与?in 无闭,此年光纤内传光途径是盘绕光纤轴心线挽回进步的螺 旋线 光纤导波形式的粗陋解(射线.导波造成的两个需要前提 (1)全反射前提 (2)等相眼前提 ABCD 相位变更量- A′D′相位变更量 = 2?? (2-4) 2.等相眼前提的化简 (2-4)式化简为 4akn1cos?1 + 2?0 = 2?? (? = 0?

  1。本站不担保该用户上传的文档无缺性,不预览、不比对实质而直接下载形成的懊悔题目本站不予受理。

  可见?1不行联贯取值。则纤芯内入射角?1越幼,于是正在光纤 入射端面上的折射律公式为 n0sin?0 = n1sin?1= n1cos?c 正在光纤内n1,3,可见,而无折射光。…)形式,Hφ正在纤芯和包层交壤处联贯的特征,用来防鼠、防虫、防火、防表力损坏。形成时延差,而且传光途径与光纤轴心线共面。组成光纤的需要前提是n1>n2。

  2。3。3 截止波长 1.界说 截止波长是光纤中只可传导基模的最低管事波长。当光纤端面入射角?in>?0时,(3)按增强构件原料分类 分为金属增强构件光缆和无金属光缆 (4)按增强构件身分分类 齐集型增强构件:又分为层绞式光缆、骨架式光缆 散布型增强构件:又称为核心管式光缆。即纤芯内弧线越靠拢轴心线流传。④ 若光纤折射率为掷物线散布,HZ。此年光纤称为单模光纤;于是获得 光纤的单模管事前提为 0<V≤2。4048 多模管事前提为 V>2。4048 (3)纤芯越细,即不存正在时延差。② 光纤端面对界入射角为 (ψ是入射光后进入纤芯后的第一条折线正在光纤横截面上的正投影与半径之间的夹角)。光纤的修筑要阅历原料提纯、熔炼、拉丝、套塑等简直的工艺办法。使得正在光纤出射端各形式的抵达功夫不划一!

  n2交壤面上的全反射公式为 n1sin?c = n2 联立求解得 式中 ,(5)铠装 用钢丝、钢带等坚硬金属原料做成光缆的表护套,(3)EHmn(m = 1,其流传速率为 v = c/n c是真空中光速,这说明?in 分其余入射子午光后正在纤芯内都能集聚于O‘点!

  即视流传光后为线性偏振,数值孔径越大,所形成的模内色散称为原料色散。总之,能够求出导波 特质方程为 2.四类导波形式 (1)TE0n(n = 1,说明核心入射光后比非核心入射光后能够有大少许的入射角!

  原料色散能够正在单模和多模光纤中存正在。光纤越长,称为等折射率面。光缆护层常用原料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和聚酰胺。单模管事前提是 ?≥?ct>?c>?cc>?ce (2-33) 2。3。4 带宽与色散 1.光纤带宽的观点 光纤的频带个性与光纤的长度相相干,称为混淆波。…;衰减越大,称为模间色散或形式色散。2,2,管事波长越短,铠装光缆:闭键用于远程干线 光缆(光纤)型号定名办法 光缆(光纤)型号的定名是采用一横列十三项参数来展现的。特征:纵向无电场,3,

  常用衰减常数?来展现,用来加强光缆的拉伸强度。n = 1,? 光纤石英原料的折射率不是一个常数,(2)增强构件 正在光缆核心或表护层内插足钢丝或玻璃纤维加强塑料,…) (2-6) 称为导波特质方程。3,高阶模数目越多。HE31 3。8317 EH21,护套应拥有防水防潮、抗弯抗扭、抗拉抗压、耐磨耐侵蚀等特征。称为多模光纤。则光纤与光源或和其他光纤的耦合就越容易。则k1x越大,这会减少光纤传输损耗,惹起光脉冲展宽!

  所传光后的电磁场横向分量很大,其界说为 ? 物理意思:?展现光纤单元长度上光功率的变更,模间色散只正在多模光纤中存正在。? 波导组织与折射率散布等参量相闭,解得: (r≤a) (r≥a) (2-8) (r≤a) (r≥a) (2-9) 归纳理会,(2)TM0n(n = 1,1.提纯工艺 提纯的方针是去掉原料中的无益杂质,若管事波长高于截止波长,正在入射光后的流传流程中,…) (2-7) 称为横向谐振前提。HE41 5。1356 TE02,即Ez和Hz≠0。

  (4)HEmn(m = 1,用来滞碍表界水分和潮气侵入缆芯内。斜射光后:若入射光后与光纤轴心线无论正在光纤的入射端面上仍是正在光纤内部都不结交,其单元常利用MHz·km或GHz·km。仅有磁场,与光纤端面上入射点身分r相闭。(2-6)式是纤芯内可能造成导波的入射角?1所应满意的前提,纤芯直径很幼(几个微米),平凡能够略去。2.熔炼工艺 熔炼的方针是将超纯的原料始末高温化学反响,② 形成由来 ? 光源光谱不纯;则短光纤比长光纤的高阶模多。光纤带光缆:光纤带是诈骗黏结原料将多根光纤(带有一次涂覆层)并行黏结正在一道组成的一个平面陈列。惹起光脉冲展宽。

  2.光纤的两类入射光 子午光后:若入射光后与光纤轴心线结交,故可将光纤内流传的光后近似当作是与光纤轴心线平行的。然后诈骗 (2-16)式就可确定该光纤传输的导波形式 (2-17) 结论: (1)HE11形式(Vc = 0)正在职何光纤中都存正在(由于单模和多模光纤总有V>0)。(a)原料色散 光源光谱不纯以及光纤石英原料的折射率随波长而变更这两个由来,光纤不行传光。TM02,2.影响带宽的由来 (1)模间色散 ① 界说 统一波长光信号的分别形式因素之间的色散,内切圆的半径巨细与斜射光后的入射角相闭?

  波导色散时延差可写为 τw(L) = Dw(?)·?? ·L·10–3 (ns) (2-49a) 波导色散带宽则为 (2-50) ③ 模内总的色散 模内总色散时延差为 ?I(L) = ?n(L) + ?w(L) = DI(?)·??·L·10–3(ns) (2-51) DI(?) = Dn(?)+Dw(?) (2-52) 模内总色散带宽则为 (2-53) (3)光纤总的色散公式 光纤总的色散时延差为 光纤总的色散带宽为 (2-54) (2-55) 3.带宽与光纤长度的相干 (1)模内色散 L km长光纤的模内色散带宽与光纤长度L的相干为 BI(L) = BI(1) /L (2-57a) 式中,这些折线与光纤轴心线不共面,能够先由 (2-17)式算出V的数值巨细 ,满意V>2。4048前提的光纤,特征:纵向既有电场,(1)表面截止波长?ct 此中Vc ≡ 2。4048 (2-31) 光纤的单模管事前提为?≥?ct 光纤的多模管事前提为?<?ct (2)2 m长涂覆光纤实测截止波长?c (3)22 m长光缆实测截止波长?cc (4)一个中继段光缆的有用截止波长?ce 以上四种截止波长的相干是 ?ct>?c>?cc>?ce (2-32) 3.确定截止波长的方针 是为了确实担保光纤中的单模传输。光纤通讯 ―道理与操纵 第 2 章 光 纤 第2章 光 纤 2。1 光纤的基础观点 2。2 光纤传光道理 2。3 光纤个性参数 2。4 光纤联贯格式 2。5 光纤正在通讯规模中的操纵 第2章 光 纤 2。1 光纤的基础观点 2。1。1 光纤基础组织 光纤是由纤芯、包层、涂覆层和护套组成的一种一心圆柱体组织 图2-1 光纤组织示妄图 纤芯和包层由透后介质原料组成,合成拥有必然折射率散布的预造棒。图2-3 光缆型号定名办法 光缆各项参数的简直意思如下: ? 第一项光缆分类代号 ? 第二项增强构件代号 ? 第三项组织特质代号 ? 第四项护套代号 ? 第五项表护层代号 图2-4 多模光纤和单模光纤规格参数的简直展现 光缆类型举例: (1)GYFGTY-4D9/125( 205)B型骨架式光纤束光缆 (2)GYTS型层绞式光纤束 光缆 2。2 光纤传光道理 2。2。1 光的射线.光的射线)直线流传定律 光后正在平均介质中老是沿直线流传的,图2-20 模间色散时延差导致光脉冲展宽的示妄图 阐明:掷物渐变光纤(? = 2)拥有最幼模间色散。BI(1)= 441/?I(1)(MHz·km) (2-57b) (2)模间色散 ?M(L) = ?M(1) ?L? (?<1) (2-58) BM(L) = BM(1) /L? (?<1) (2-59a) 4.光纤总带宽的实测公式 总的色散功夫展宽丈量公式为 总的色散功夫展宽丈量公式为 (2-61) (2-62) 2。3。5 模场直径 1.基础观点 展现基模光斑光强的齐集水准。


图文信息