设计工程师培训光的概念.ppt
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1、IBM Advanced Cabling System IBM 综合布线系统技术交流,IBM Global Services,真正的主干速度需求,带宽的聚集 无阻塞的多个1 Gb/s 的合并通信量 越来越多高速率、无延时的传输需求 IT 应用的合并 应用服务器的集中 备份服务器的集中 数据库服务器的集中 存储网络 高分布式的数据应用 天气预报等等,当企业和应用不断发展时,传输瓶颈就不断地的出现,10 G 以太网光纤标准,10 G 标准已经成功批准! IEEE 802.3ae,ISO/IEC 11801, TIA/EIA 568B.3-1 IT人员通过简单的以太网管理工具就可以方便的管理网络 L
2、AN主干等级, 需要10G主干来支持 在交换机和数据中心之间,需要10G的高速连接 成群的高速服务器的互连和交换机到服务器的连接,需要10G的应用,10 Gb/s 在LAN, SAN, MAN和WAN中的应用,LAN,WAN,MAN/SAN,光纤传输趋势,千兆到桌面的应用,需要10G主干来进行支撑,并且在建筑群和城域网传输中需要更高的速率和带宽 对于多模光纤来说,其任务就是提供低成本的、有效的10G传输解决方案 对于单模光纤来说,其任务就是如何充分发挥他的潜力,使其能成功达到100G/s以上的传输速率,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着
3、色及光纤色谱,光纤的成分 通信用光纤的主要成分是高纯度石英,光纤结构 光纤由纤芯、包层和涂敷层构成 IBM ACS光纤均为双层涂敷 涂敷层为光纤提供物理保护,光纤结构图,光纤涂敷层,减小微弯损耗 增加抗磨损、抗切入功能 改进抗老化性能 防潮 易于采用机械方法剥除,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着色及光纤色谱,n1sin q1= n2sin q2,入射角 临界 qc, 发生全反射 n1sin qc = n2sin 90=n2,光纤工作原理,光的反射、折射,光的全反射,n 2,n 1 n 2,Core,Cladding,光纤工作原理,光在
4、纤芯中传播,光纤工作原理,按传输模式分,光纤可分为多模光纤和单模光纤两大类,光损耗用来衡量脉冲沿光纤传送时损失了多少光,可以用输出脉冲的能量与输入脉冲的能量之比来表示。 引起光损耗的物理机制有两种,即散射和吸收。 光缆损耗用dB表示。,散射 光偏离了预定的路径为散射。 当光在光纤中散射时,光线会沿新的方向传送,部分光纤会超过光纤总体内部反射的临界角。发生这种情况时,一部分光会从包层中漏出。 某些散射是光纤固有的特点,如瑞利散射,而其它散射则是由光纤弯曲(宏弯曲和微弯曲)与制造的不规则性引起的。,吸收 光被光纤吸收,并转化为热量,提高了光纤的实际温度。 光纤制造过程中使用的石英材料和掺杂剂在特定
5、波长时会大量吸收光。 光纤中存在的杂质,如羟基离子,也会在特定波长造成大量吸收损耗。,散射损耗,由于下列原因,光信号会损耗: 光缆中的分子不均匀 光缆的光学纯度不高,吸收损耗,光缆中的杂质会吸收光的能量,界面损耗,光缆内核与覆层之间的不均匀会引起如图所示的损耗,弯曲损耗,光纤的弯曲会造成损耗 光穿越叠层,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着色及光纤色谱,光纤的制造工艺,制造预制件 -CVD 法-化学汽相沉积法 -VAD 法-汽相轴向沉积法 -PCVD 法-改进的化学汽相沉积法 -OVD 法-棒外汽相沉积法 拉 丝 涂敷,制造预制棒PCVD
6、法,SiCl4+O2=SiO2+2Cl2,制造预制棒OVD,拉丝、涂覆,光纤传输原理,光纤概述 -光纤的成分、结构 -光纤通信的工作原理 -光纤的制造工艺 光纤的着色及光纤色谱,光纤的着色,为了区分光缆内的不同光纤,光纤应着色 每根光纤可以通过辨认缠绕每组光纤的纱线颜色及光纤本身的颜色分开 每组内的光纤其排列顺序从1号纤(蓝色纤)开始,严格按色谱顺序依次排列,光纤色谱,光 纤 序 号 光 纤 颜 色 1 蓝 (BL) 2 桔 (OR) 3 绿 (GR) 4 棕 (BR) 5 灰 (SL) 6 白 (WH) 7 红 (RD) 8 黑 (BK) 9 黄 (YL) 10 紫 (VI) 11 玫 瑰
7、(RS) 12 天 蓝 (AQ),光纤,光纤传输原理 光纤的主要参数 光纤的类型 光纤选型,光纤主要参数,单模光纤的主要参数 多模光纤的主要参数,单模光纤的主要参数,模场直径(MFD) 损耗 色散 截止波长,模场直径: 衡量单模光纤中光功率强度分布直径的参数,I,e,r,=,-,2,2,/,2,w0,w0 =模场半径,95% 功率分布于w0 内,高斯定义:,0,0,- w0,w0,I0,0.135 I0,比特曼II定义没有假定光纤能量场的特定性状,适用于各种单模光纤.,光纤损耗,损耗就是指光功率随传输距离的增加而衰减 低损耗是实现远距离光纤通信的前提 用衰减系数来表示损耗,其单位是dB/km
8、损耗的测量:两种主要的测量方法 -剪断法(CCITT建议的基准测量法) -背向散射法(又称光时域反射计(OTDR)法),0,0.3,0.6,0.9,1.2,1250,1300,1350,1400,1450,1500,1550,1600,波长 (nm),衰 减 (dB/km),光纤衰减曲线,三 15301565nm,四 15651625nm,色散,材 料 色 散 (色度色散) 波 导 色 散 (很小可以忽略) 偏振模色散,色度色散,不同波长的传输速率不同而引起的时延差 单位:ps/nm.km,理想光纤,偏振模色散(PMD),截止波长,截止波长定义: 光纤中只传输一个基模(单模)时的最短波长,多模
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