《通信线路工程》课件光纤-1(新模板).ppt
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1、1课前提问课前提问v光纤的尺寸光纤的尺寸为 m?外径125 m-裸纤;涂覆光纤:250 m或900 mvTPE海底光缆,可以同时进行多少路电话通信(1.28Tb/s)?大约2千万路电话(不考虑开销)。v说明如图光纤跳线的结构和尺寸2第二章第二章 光纤光纤光纤的结构光纤的结构光纤的导光原理光纤的导光原理光纤的分类光纤的分类光通信教研室光通信教研室 傅珂傅珂3 理解光纤的结构理解光纤的结构 了解光纤的分类了解光纤的分类 掌握多模阶跃光纤导光原理掌握多模阶跃光纤导光原理-射线光学射线光学 目的目的 要求要求u导光原理导光原理重难点重难点第二章第二章 光纤光纤4一一.光纤的结构光纤的结构 光纤是多层同
2、心圆柱体结构,从中心光纤是多层同心圆柱体结构,从中心沿径向分为纤芯、包层和涂覆层三部沿径向分为纤芯、包层和涂覆层三部分。分。Core-cladding-coat环绕在纤芯外面,将光封环绕在纤芯外面,将光封闭在纤芯内闭在纤芯内纤纤芯芯包包层层涂涂敷敷层层位于光纤的中心,位于光纤的中心,完成光信号的传完成光信号的传输输涂敷层由丙烯酸酯、涂敷层由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成,硅橡胶和尼龙组成,其作用是增加光纤其作用是增加光纤的机械强度和可弯的机械强度和可弯曲性曲性5光纤的结构光纤的结构纤芯与包层纤芯与包层v目前,绝大多数通信用光纤的纤芯和包层的主体材目前,绝大多数通信用光纤的纤芯和包层的主体材料都是石
3、英玻璃(料都是石英玻璃(SiO2)。v对纤芯和包层进行不同的掺杂,因而造成折射率的对纤芯和包层进行不同的掺杂,因而造成折射率的差异,使得纤芯的折射率略大于包层折射率。差异,使得纤芯的折射率略大于包层折射率。GeO2纤芯,纤芯,SiO2包层;包层;P2O5纤芯,纤芯,SiO2包层;包层;SiO2 纤芯,纤芯,B2O3-SiO2包层;包层;GeO2-B2O3-SiO2纤芯,纤芯,B2O3-SiO2包层。包层。v纤芯的折射率(纤芯的折射率(n1)一般是)一般是1.463 1.467v包层的折射率(包层的折射率(n2)在)在1.45 1.46左右左右6涂敷层涂敷层v光纤的最外层是由丙烯酸酯、硅树脂和尼
4、龙组成的涂敷层,其作用是增加光纤的机械强度与柔韧性,着色便于识别等。通常,双涂敷层结构是优选的,软内涂敷层能阻止光纤受外部压力而产生的微变,而硬外涂敷层则能防止磨损以及提高机械强度。7光纤的尺寸光纤的尺寸v 内径(内径(2a):单模):单模9m(模场直径(模场直径-MFD)多模多模50、62.5mv 外径(外径(2b):一般为):一般为125m(一根头发平均一根头发平均100m)v IEC A2、A3、A4类多模光纤类多模光纤v 塑料光纤:塑料光纤:98/1000m125950125 绝大多数光纤的涂敷层外径控制在绝大多数光纤的涂敷层外径控制在250 m,但是也有一些光纤涂敷层,但是也有一些光
5、纤涂敷层直径高达直径高达1 mm。62.51258光纤的结构(光纤的结构(HAF光纤)光纤)v 2.5 mm minimum bending radius.v User can handle this cord without special knowledge about optical fiber.v Telecom Carrier/System bender can save both labor cost and deploy/maintenance cost after deployment.v This smallest bend radius can make realize t
6、o minimize the size of optical transmission equipments.v Free Bending Optical Cord is based on the newest fiber technology called as hole assisted fiber,holey fiber,micro-structured fiber and so on.9孔助法(孔助法(HAF)光纤)光纤10二二.光纤的导光原理光纤的导光原理v光纤的导光原理,可以用几何光学中光的反射、光纤的导光原理,可以用几何光学中光的反射、折射理论来做简单、定性的分析。折射理论来做简
7、单、定性的分析。v严格、定量的分析由波动理论解释。严格、定量的分析由波动理论解释。p 62.5/50m(多模)p 23m(单模)p以阶跃多模光纤为例11 反射反射折射折射v 当光线到达两种不同介质的分界面时,光的一部分反射回第一种介质,其余部分则进入第二种介质并发生折射。v 且满足:1、in=r,即反射角等于入射角。2、n1sin in=n2sinz。Snell定律定律121.光的全反射光的全反射v全反射:光从折射率大的介质(光密介质)进入折射率小的介质(光疏介质),当入射角增大到一定的角度时,折射光就会全部消失,产生全反射,光线不再进入光疏介质。入射角carcsin(n2/n1),称为临界角
8、。v全反射的条件:1.光必须从折射率大的介质射入折射率小的介质;2.入射角必须大于临界角。13光的全反射示意光的全反射示意纤芯纤芯n1包层包层n2141201n1n22.数值孔径数值孔径NA推导(推导(以阶跃光纤为例以阶跃光纤为例)v n0sin0=n1sin1v Sin1v sin0 c n012nn221221nn21221nn2121nnn 第1次折射第2次折射相对折射率差相对折射率差12nn1516v 当入射角小于当入射角小于数值孔径(数值孔径(NA)角的光线入射到光纤角的光线入射到光纤端面时,折射入纤芯的光线会周而复始地沿光纤轴端面时,折射入纤芯的光线会周而复始地沿光纤轴向,在芯包层
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