光纤通信技术与应用

1光纤通信技术与应用江西师范大学通信系叶志清2内容光纤光栅技术与应用Part1光纤（OpticalFiber）及光通信技术简介Part2光纤光栅（OpticalFiberGrating）Part3光纤光栅的应用内容3Part1光纤及光通信技术简介4通信波段划分及相应传输媒介频率Hz10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空间波长（m）电力、电话无线电、电视微波红外可见光双铰线同轴电缆光纤卫星/微波AM无线电FM无线电频段划分传输介质电磁波谱的划分光纤通信技术与应用5光纤及光通信技术简介光纤通信技术与应用光通信–用光波载运信息，实现通信光纤通信–以光波载运信息，用光纤作传输媒体，实现通信光纤通信的优点频带宽、信息容量大传输损耗低、无中继距离远材料丰富抗电磁干扰光纤间串话小，保密性好耐腐蚀、耐高压体积小、质量轻6光通信的发展光纤通信技术与应用光通信的发展过程雏形：古代烽火、手旗、灯光潜望镜原理——光波导之雏形7光纤基本理论光纤通信技术与应用菲涅耳定律：n1sinθ1=n2sinθ2n1n2n1n2θ1θ2n2n1n1n2θ2θ1结论：若要实现全反射，则必须有n1n28光纤基本理论光纤通信技术与应用ΔnnnNA212221Φmax=arcsin(NA)φn1n29可见，光纤的数值孔径（NA）仅取决于纤芯的折射率的大小及包层相对折射率差，而于光纤的直径无关。标准多模光纤的NA公称值一般为0.2，对应的孔径角约为11.5º。标准单模光纤的NA公称值一般为0.1～0.15，对应的孔径角约为5.7º~8.6º。光纤基本理论光纤通信技术与应用10光纤结构纤芯包层涂敷层护套光纤结构光纤通信技术与应用单模光纤内径：9µm多模光纤内径：50µm外径：125µm尺寸规格：11光纤结构光纤通信技术与应用两种常用光纤的结构及其折射率分布12机械手MechanicalhandleCapstan对中卡头Three-jawchuckModifiedChemicalVaporDeposition高温炉Graphitefurnace测温仪Pyrometer分离及沉积处理Separatedeposition测径仪FiberdiameterGauge空气净化系统ClearAirSystem机械手Mechanicalhandle涂杯Coatcup对中itioncentercontrol光固化vioietCuringSystem涂杯Coatcup对中itioncentercontrol光固化UltravioietCuringSystem对中itioncentercontrol热固化UltravioietCuringSystem涂杯Coatcup对中itioncentercontrol热固化UltravioietCuringSystem气相色谱VaporPhasechromatogrameter基座高温炉配重排除尾气13光缆构成光纤通信技术与应用常用光缆的典型构成14国外光纤技术发展情况光纤技术发展概况光纤通信技术与应用20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400dB以上1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20dB/km以下日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100dB/km1970年康宁公司（Corning）采用“粉末法”先后获得了损耗低于20dB/km和4dB/km的低损耗石英光纤1974年贝尔实验室（Bell）采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55µm处的损耗已经降到0.2dB/km，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限15光纤技术发展概况光纤通信技术与应用1963年开始光通信的研究1977年，第一根短波长(0.85mm)阶跃型石英光纤问世，损耗为300dB/km1978年，阶跃光纤的衰减降至5dB/km。研制出短波长多模梯度光纤，即G.651光纤1979年，研制出多模长波长光纤，衰减为1dB/km。建成5.7km、8Mb/s光通信系统试验段1980年1300nm窗口衰减降至0.48dB/km，1550nm窗口衰减为0.29dB/km。1981年多模光纤活动连接器进入实用1984年武汉、天津34Mb/s市话中继光传输系统工程建成(多模)1990年，研制出G.652标准单模光纤，最小衰减达0.35dB/km1992年降至0.26dB/km国内现状161991年，研制出G.653色散位移光纤。最小衰减达0.22dB/km1997年，研制出G.655非零色散位移光纤“六五”、“七五”、“八五”铺设“八纵八横”光纤线路总长约七万公里光纤技术发展概况光纤通信技术与应用虽然光纤光缆的研制仅短短的20多年，其应用却已相当普遍。迄今，已敷设光缆长度超过100万km，光缆已敷设到世界屋脊西藏。生产光缆的厂家有200多家，每年所用光纤的数量超过400万km。在实际网络中，无论是核心网还是接入网，目前主要应用的还是G.652光纤。在核心网中新建线路已开始采用G.655光纤，在接入网中已开始应用光纤带光缆。我国光通信领域已掌握了光纤、器件、系统等各方面的关键技术，逐渐走进了国际光通信的先进行列。尤其在主要技术上，都有了自己的特色和创新。