1、光纖通信基礎,Volition TM,光纖通信的特點,以光頻作為載頻傳輸信號 以光導纖維，即光纖，作為傳輸介質,光纖的成分通信光纖的主要成分是高純度石英,裸纖結構及光在纖芯中傳播,保護層(包層，125微米)折射率n2 纖芯層折射率n1. n1n2,光纖結構的關鍵,n 2,光纖工作原理,n1sin q1= n2sin q2,入射角 臨界 qc, 發(fā)生全反射 n1sin qc = n2sin 90=n2,光的反射、折射,光的全反射,n 1 n 2， 形成全反射,光纖的結構,外層 (PVC),包層(125),加強層 (Kevlar),緩沖層 (PVC),一次涂覆(250),纖芯(8.3-9/50/6

2、2.5),光纖涂敷層作用,減小微彎損耗 增加抗磨損功能 改進抗老化性能 防潮 易于采用機械方法剝除,涂敷層為光纖提供物理保護,光纖模式分類,多模光纖62.5/125、50/125 單模光纖8.3-9/125,Multimode 62.5 micron,Multimode 50 micron,Singlemode 8.3-9 micron,多模光纖分類：50,62.5/OM1,OM2,OM3,Enterprise Switch,新一代多模光纖（OM3）支持萬兆10G以太網 企業(yè)數(shù)據網絡的發(fā)展：10Gbps萬兆以太網是大勢所趨,萬兆10G光纖標準依據,ISO已于2002年3月正式頒布了 基于新一代

3、多模光纖（OM3） 支持萬兆10G以太網的 IEEE802.3ae標準文本！,OM3光纖,OM1：62.5m多模光纖； OM2：50m多模光纖； OM3是新出現(xiàn)的萬兆光纖， 是50m多模光纖 OM3光纜同時在LED或激光光源兩種模式下都進行了優(yōu)化 支持萬兆以太網的傳輸 適應對未來的考慮：平均每5年，網絡主干速度會提升10倍,支持萬兆以太網的傳輸方式,OM3光纖系統(tǒng)在短距離上具有明顯性能/價格比優(yōu)勢。,單模光纖和多模光纖,單模和多模光纖的傳輸模式不同,光纖的傳輸模式,光線在光纖中傳輸，就是交變的電場和磁場在光纖中傳輸。電磁場的各種不同分布形式，稱為模式。模式大致可分為基模，低次模和高次模。每種模

4、式都有一個與它相對應特定的入射角。高次模對應于大的入射角。低次模對應于小的入射角。光纖端面要求光波的入射臨界角c越大模數(shù)就越多，光纖芯徑越粗時模數(shù)越多。,光纖的衰減,是指光功率隨傳輸距離的增加而衰減 低衰減是實現(xiàn)遠距離光纖通信的前提 用衰減系數(shù)來表示損耗，其單位是dB/km,光纖的衰減系數(shù),光源,光脈沖,光纖,L,pi,po,光脈沖,A,B,光纖衰減示意圖,a= 10/L log pi/Po（dB/Km） pipo光纖的輸入、輸出功率 L 光纖的長度 a 每千米光纖的衰減值，即衰減系數(shù),幾個典型值: 3 dB 50% 光傳輸 10 dB 10% 光傳輸 20 dB 1% 光傳輸,引起光纖衰減的

5、原因,一、吸收損耗 （1）本征吸收 光纖材料（SiO2）本身吸收光能而產生的。又稱為固有吸收，是不可消除的。只有選用本征吸收比較小的材料，才能減少其損耗值。 （2）雜質吸收 主要是由于光纖中各鐵、銅、錳、鉻、釩等過渡金屬離子和氫氧根（OH）離子，這些離子在光的激勵下產生振動，吸收光能，從而造成對光的吸收。,引起光纖衰減的原因,二、散射損耗 （1）瑞利散射損耗 光纖材料的本征損耗。它是由材料折射率分布小尺度的隨機不均勻性所引起的。它和波長的四次方成反比，即波長越短，損耗越大。 （2）波導散射損耗（結構不完善損耗） 光纖波導結構缺陷引起的損耗，這種損耗與波長無關。光纖波導結構缺陷主要由熔煉工藝不完

6、善和拉絲工藝不適當引起的。,引起光纖衰減的原因,三、彎曲和微彎曲損耗 彎曲損耗是由于光纖中的傳導模在光纖的彎曲部分轉換成輻射模而造成的。它與光纖的彎曲半徑成指數(shù)關系，彎曲半徑越大，彎曲損耗越小。 微彎曲損耗是由于成纜時產生的不均勻側向壓力引起的。波導散射損耗是在光纖制造過程中產生的，而微彎曲損耗是在光纖制成之后，從側面對光纖施加壓力時，使光纖軸產生微米級彎曲引起的。,0,0.3,0.6,0.9,1.2,1250,1300,1350,1400,1450,1500,1550,1600,波長 (nm),衰 減 （dB/km),光纖衰減曲線,三 15301565nm,四 15651625nm,光纖的重

7、要特性色散,色散的概念：光信號中不同頻率成分或不同模式的光在光纖中傳輸速度和 距離不一樣，到達終點有先后，從而產生波形畸 變，稱之為色散。,光纖的色散與帶寬的關系,不同模式之間傳播速度不同而產生的時延差，隨光纖長度積累 色散導致碼間干擾，增加誤碼率，限制了光纖的通信容量 色散越大，帶寬越小,n 2,影響光纖傳輸?shù)囊蛩?光纖的各個組成部分的材料質量及制造工藝的質量 光纖的彎曲半徑 作用在光纖上的外力，如捆扎、扭曲 光纖連接器及其連接操作的質量 光纖接續(xù)的質量 ,外力對光纖的影響,偏振模色散(PMD)PMD對大容量數(shù)字和模擬通信系統(tǒng)工作是十分重要的,光源的種類及區(qū)別,LED:發(fā)光二極管,發(fā)熒光（非

8、相干光），譜線寬，入纖功率小，調制速率低，適合于低速短距離系統(tǒng)；使用簡單壽命長。 LD：輸出激光（相干光），譜線窄，入纖功率高，調制速率高，適合于高速長距離系統(tǒng)；溫度敏感相對壽命短。,LED & LD激光器的比較,光纖在以太網中的應用 10Base-FL:多模光纖傳輸?shù)?0Mbps以太網，線纜的最大長度為2000米； 100Base-FX：多模光纖(1300納米波長）傳輸?shù)?00Mbps以太網，62.5微米纜最長2000米，50微米纜最長2000米； 100BASE-SX:多模光纖(850納米波長）傳輸?shù)?00Mbps以太網，62.5微米纜最長300米，50微米纜最長300米； 1000Bas

9、e-SX：多模（850納米波長）光纖連接的千兆比特以太網， 62.5微米纜最遠傳輸距離275米，50微米纜最長550米； 1000Base-LX：多模（1300納米波長）光纖連接的千兆比特以太網， 62.5微米纜最遠傳輸距離550米，50微米纜最長550米,各種協(xié)議支持的距離和信道衰減,注：上標說明 1. 對基于LED的應用，相對于62.5m光纖，對50m光纖來說，光源的最大耦合損耗是4.3dB。 10BASEFL規(guī)定了對50m光纖的最大耦合損耗為5.7dB。令牌環(huán)，F(xiàn)DDI和100BASE-FX規(guī)定了對50m光纖的最大耦合損耗為5.0 dB。 2這是基于激光光源的應用。 3根據IEEE 802.3z，信道衰減取決于插入損耗和冗余量。 4光源必須在50m光纖中耦合足夠大的功率，以使在去除任何耦合損耗的情況下取得4.0dB的功率分配。 5標準規(guī)定在使用50 m光纖時，使用者必須保持與62.5 m 同樣的功率分配。,萬兆以太網 10 GBase-S : 多模光纖，850納米 10 GBase-L : 單模光纖，1310納米 10 GBase-L4 :