当前位置：文档之家 › Fiber2-2光纤的结构与类型PPT课件

Fiber2-2光纤的结构与类型PPT课件

  • 格式：ppt
  • 大小：1.90 MB
  • 文档页数：40

下载文档原格式

  / 40

合集下载

《光纤简介》PPT课件

《光纤简介》PPT课件
光纤简介
一、光纤的分类 二、光纤的制造 三、光纤的传输特性 四、光纤器件 五、特种光纤
精选ppt
1
一 光纤的分类
光纤是由中心的纤芯和外围的包层组成的同轴圆柱形石英细丝。纤芯的折 射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯传输。包层为光的 传输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。
石英光纤
1
或
sin 0 = 1－
[n2/n1]2
光纤的数值孔径（NA）：NA ＝ n0sin0 ＝
n12 － n22
精选ppt
23
光纤的特征参数
1、光纤的数值孔径（NA）
NA = n0 sin 0 =
2、归一化频率
n12 － n22
相对折射率差： = n12－ n22 2n12
= n1 2 ;
≈
n1－ n2 n1
掺杂试剂
第二步：熔制芯层玻璃。
主体材料：液态SiCl4；掺杂试剂：GeCl4；载运气体：O2
SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑
GeCl4+O2→GeO2+2Cl2↑
SiO2 － GeO2沉积在内包层玻璃上，成为芯层玻璃。
精选ppt
19
(2) 预制棒拉制成丝
预制棒由送料机构送入 管状加热炉（石墨电阻炉）中， 当预制棒尖端热到一定温度时， 粘度变低，靠自身重量逐渐下 垂变细形成纤维。纤维经由纤 径测量仪监测并拉引到牵引辊 绕到卷筒上。送料机构的速度 必须与牵引辊收丝的速度相适 应。拉丝速度一般为30～100 米/秒。
L
3dB耦合器
4
M－Z 的传输特性:
T1-3 = cos2[/2] ，
T1-4 = sin2[/2] ， = 2Lnf

第2章光纤和光缆

第2章光纤和光缆
注意：当缆芯中含有铜线或金属加强元件时，光缆就失去能 抵抗御电磁干扰的优良性能。因此在雷电和强电影响严重地区， 选用玻璃纤维增强塑料作为缆芯的加强元件，缆芯内不加铜线。
第2章 光纤和光缆
缆芯根据光纤的芯数可分为单芯型和多芯型两种。 （2）护层
护层主要是对已成缆的光纤芯线起保护作用，避免受 外界机械力和环境损坏。护层可分为内护层（多用聚 乙烯或聚氯乙烯等）和外护层（多用铝带和聚乙烯组 成的LAP外护套加钢丝铠装等）。 （3）加强芯 加强芯主要承受敷设安装时所加的外力。
6.按敷设方式分
光缆可分为管道光缆、直埋光缆、架空光缆和水底光缆。
7.按护层材料性质分
光缆可分为聚乙烯护层普通光缆、聚氯乙烯护层阻燃光缆 和尼龙防蚁防鼠光缆。
第2章 光纤和光缆
8.按结构方式分 光缆可分为扁平结构光缆、层绞式结构光缆、骨架式结构
光缆、铠装结构光缆（包括单、双层铠装）和高密度用户光缆 等。
4.按光纤芯数多少分
可分为单芯光缆、双芯光缆、四芯光缆、六芯光缆、八芯光缆、 十二芯光缆和二十四芯光缆等。
第2章 光纤和光缆
5.按加强件配置方法分
光缆可分为中心加强构件光缆（如层绞式光缆、骨架式光 缆等）、分散加强构件光缆（如束管两侧加强光缆和扁平光 缆）、护层加强构件光缆（如束管钢丝铠装光缆）和PE外护 层加一定数量的细钢丝的PE细钢丝综合外护层光缆。
第2章 光纤和光缆 图2-14 12芯骨架式光缆
第2章 光纤和光缆 图2-15 70芯骨架式光缆
第2章 光纤和光缆 图2-16 骨架式自承式架空光缆
第2章 光纤和光缆
（3）束管式结构光缆 把一次涂覆光纤或光纤束放入大套管中，加强芯配置在套 管周围而构成。 图2-17所示的光缆结构即属护层增强构件配制方式。 图2-18、2-19所示是属于分散加强构件配置方式的束管式 结构光缆。 另图2-21所示的浅海光缆实际上就是双层加铠装束管式光 缆。

光缆知识ppt课件

光缆知识ppt课件

第2章 通信光缆的类型与结构
4) 护套代号 Y——聚乙烯护套； V——聚氯乙烯护套； U——聚氨脂护套； A——铝－聚乙烯粘结护套(简称A护套)； S——钢－聚乙烯粘结护套(简称S护套)； W——夹带平行钢丝的钢－聚乙烯粘结护套(简称W护套)； L——铝护套； G——钢护套； Q——铅护套。
第2章 通信光缆的类型与结构
第2章 通信光缆的类型与结构 图2-5 6芯室内分支光缆结构
第2章 通信光缆的类型与结构 图2-6 6芯分支光缆实物图
第2章 通信光缆的类型与结构
3) 互连光缆 互连光缆是为布线系统中的传输设备互连所设计的光缆， 使用的是单纤和双纤结构。这种光缆连接容易，在楼内布线 中它们可用作跳线，如图2-7、图2-8所示。 互连光缆直径小，弯曲半径小，更易敷设在空间受限的 场所，它们可以简单直接，或在工厂进行预先连接作为光缆 组件用在工作场所，或作为交叉连接的临时软线。
第2章 通信光缆的类型与结构
(2) 紧套光纤光缆的特点是光缆中光纤无自由移动的空 间。紧套光纤在光纤预涂覆层外直接挤下一层合适的塑料紧 套层。紧套光纤光缆直径小，重量轻，易剥离、敷设和连接， 但高的拉伸应力会直接影响光纤的衰减等性能，即它的弯曲 性能比松套光纤光缆差。
(3) 半松半紧光纤光缆中的光纤在光缆中的自由移动空 间介于松套光纤光缆和紧套光纤光缆之间。
第2章 通信光缆的类型与结构 图2-12 中心管式光缆结构
第2章 通信光缆的类型与结构 图2-13 中心管式光缆实物图
第2章 通信光缆的类型与结构
中心管式光缆的优点是：光缆结构简单、制造工艺简捷， 光缆截面小、重量轻，很适宜架空敷设，也可用于管道或直 埋敷设。中心管式光缆的缺点是：缆中光纤芯数不宜过多 (如分离光纤为12芯、光纤束为36芯、光纤带为216芯)，松 套管挤塑工艺中松套管冷却不够，成品光缆中松套管会出现 后缩，光缆中光纤余长不易控制等。

光纤通信2光纤-精品

光纤通信2光纤-精品
1、内全反射
折射定律
sini n入 2 射 sint n1
n1 n2 c
n2
n1
光纤
n1
i r
n2
t
出射
1
1 c
1
2 1
2
2 c
2
3 2
3 c
3
3
c
n2

n1
内全反射

导光原理
内全反射的条件
c 捕光角
临界角对应的捕光角 n0si nn1sin
2Ezk2Ez 0
E zR (r) ()ejz
{ R '' 1 rR ' r 1 2R ''2 R k 0 2 n 2 R } e jz 0 / ejz
R '' 1 rR ' r 1 2R ''2 R k 0 2 n 2 R 0
第2章 光纤
--光纤导光原理及其特性
光纤的结构及分类 光纤导光原理 光纤的模式理论 光纤的损耗特性 光纤的色散 光纤的非线性效应 常用光纤
§2.1光纤的结构及分类
1、光纤的结构
纤芯
包层
典型结构是多层同轴圆柱体 自内向外为纤芯、
包层和
涂覆层
芯线 125m
涂覆层 250m
纤芯、包层------裸光纤
Snell定律
sini n2 sint n1
n1 1co2s n1 1sin2c
n1
1 ( n2 )2 n1
临界角
sin c

n2 n1

sin n1
1(n2 )2 n1
n1 n2 n1

Fiber2-2光纤的结构与类型

Fiber2-2光纤的结构与类型

（2）按纤芯折射率n径向分布
目前通信用光纤根据纤芯横截面上折射率的径向分布 情况，可粗略分为阶跃型SI(Step Index)折射率分布光纤 和渐变型GI(Graded Index)折射率分布光纤两大类。P53
阶跃型（SI）光纤
n=
n1 r < a n2 (n1 > n2) a≤r≤b
光线传输示意图： 阶跃型多模光纤的折射率n1在整个光纤芯内保 持不变，在纤芯与包层交界面处突然发生阶跃变 化，由n1变成n2，如图所示 P53。
2、光纤的种类
光纤用来作为光信号传输的介 质，根据传输特性、传输模式数 量、制造光纤所用材料、纤芯折 射率分布规律等，可将光纤按如 下方式分类：
（1）按光纤原材料分类

石英光纤： 材料：纤芯和包层都是由高纯度的SiO2 掺入适量杂质制成(GeO2.SiO2和P2O5做 纤芯，用B2O3.SiO2做包层) 特性：这种光纤的损耗最低，强度和可 靠性最高， 性能最优良，因此使用最广 泛，但价格较高。
信号经传输后波形失真小，色 散小，可以提高信号在介质 中的传输速率；
信道的传输容量大，频带 宽度要足够宽，以解决 待传输信息量的不断增 长问题。
2、目前信号传输媒质： 电线电缆、光纤光缆、空中电磁波。 光纤在目前阶 段可以说是有线通 信网中最优良的传 输介质，因为光纤 的损耗、色散及抗 干扰能力等均比电 缆好得多。
(2)渐变型光纤的 P55

相对折射率差Δ=
(n(0)2-n(a) 2) /2n(0)2
2、数值孔径NA
(1)数值孔径NA的含义： 表示光纤捕捉光射线能力的物理量。 (2)定义: NA=(n12-n22)1/2为光纤的数值孔径 （Numerical Aperture）， （3）关系 NA是最大入射角αmax的正弦，即： NA=(n12-n22) ½ = sin αmax ≈n1(2Δ)1/2 式中Δ=(n1-n2)/n1是光纤的相对折射率差

光缆教学课件汇总ppt

光缆教学课件汇总ppt
2.3.2
光纤的光学特性
2．最大理论数值孔径（NAmax）
最大理论数值孔径的定义为：
Nm Aax(n12n2 2)1/2
其中，n1为阶跃光纤均匀纤芯的折射率（梯度光纤为纤芯中心 的最大折射率），n2为均匀包层的折射率。
19
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
13
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.1.2
光纤的分类
4．单模光纤的分类
（4）G.654光纤
G.654光纤是截止波长移位的单模光纤。其设计重点是降低1 550nm的衰减，其零色散点仍然在1 310nm附近，因而1 550nm窗口
光纤的分类
4．单模光纤的分类
（1） G.651光纤 ：多模渐变型光纤，中小容量、中短距离。 （2）G.652光纤
G.652光纤，也称标准单模光纤（SMF），是指色散零点（即色 散为零的波长）在1 310nm附近的光纤。
（3）G.653光纤 G.653光纤也称色散位移光纤（DSF），是指色散零点在1
550nm附近的光纤，它相对于G.652光纤，色散零点发生了移动，所 以叫色散位移光纤。
7
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.1.2
光纤的分类
1．按传输模数分类
传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何 尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播 模式进行传播。

Fiber2-2光纤的结构与类型PPT课件


-
22
（3）按纤芯中传输模式数量分类
多模MM光纤:
能传输几百至上千个模式. 制造工艺成本较低，存在模间 色散。模间色散是造成波形失 真的主要原因，所以多模光纤 的传输速率不会太高。
-
23
单模SM光纤:
定义：只能传输一种模式(基模)的光纤称为单 模（SM）光纤
折射率的分布：为阶跃型
纤芯很细：通常纤芯直径d=2a=4～10μm 。
随着对光纤技术 的继续深入研究，光 纤的制造工艺水平不 断提高，使光纤的质 量和传输特性逐步得 到改善，价格也逐年 下降。
-
4
二、光纤结构与类型
为了满足光纤中光信号的传输要 求，根据光的传输原理和传输特性， 光信号在光纤内传输过程中要求全 反射，以减少光信号在传输过程中 的辐射损耗，因此光纤的结构和材 料选择要满足一定的技术要求。
请同学们按指定座位就座
-
1
§2.2 光纤的结构与类型 (P52)
教学目的：
教学重点：
了解光纤的结构和光 纤的种类。
掌握光纤的传输原理 和衰减、色散特性、光 缆的类型及选择方法。
光纤结构对传输 特性的影响，单模 光纤的传输特性、 光纤的关键主要参 数。
பைடு நூலகம்
-
2
一、对光纤的要求
1、传输信号对材料要求：
衰减损耗要小，减少中继处理 的次数，降低传输成本；
和渐变型GI(Graded Index)折射率分布光纤两大类。P53
阶跃型（SI）光纤
n1 r < a
n=
(n1 > n2)
n2 a≤r≤b
-
16
光线传输示意图：
阶跃型多模光纤的折射率n1在整个光纤芯内保 持不变，在纤芯与包层交界面处突然发生阶跃变 化，由n1变成n2，如图所示 P53。

光纤结构与原理课件


求而分布，但尺寸则要大的多，典型的预制棒直径约为10～25mm，长
度约为60~120cm。
MCVD
PCVD
OVD
VAD
芯棒
外套管技术
外沉积技术
外喷技术
预制棒
图2.3.1 预制棒制造工艺流程 由图可见，芯棒的制作有四种工艺，它们分别是改进的化学气相沉积法 MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)，外部气相沉积法 OVD(Outside Vapor Deposition)，气相轴向沉积法VAD(Vapor Axial Deposition)和等离子体化学气相沉积法PCVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)。
《光纤结构与原理》PPT课件
（2）改进的化学气相沉积法MCVD MCVD广泛用于低损耗渐变折射率光纤的生产，图2.3.3示出了其过程，反应
气体(O2、SiCl4、GeCl4等)由基管(合成石英管)的左侧流进基管，基管是旋转的， 下面有来回移动的喷灯，这样SiO2、GeO2和其它掺杂物将形成粉尘并沉积在基 管内的表面，经过喷灯烧结成一层纯净的玻璃薄层，其工作温度大约有16000C。 当管子内壁的玻璃沉积层达到一定厚度时，停止反应气体的供给，将基管加热至 20000C，使之成为实心棒。
n c
（2.2.1）
式中，c是光在真空中的传播速度，c＝3×108m/s，是光在介质中的传播速度，
n是介质的折射率。空气的折射率近似为1。折射率越高，介质材料密度越大，
光在其中传播的速度越慢。
在均匀介质中，光是直线传播的，当光由一种折射率介质向另一种折射率介质
传播时，在介质分界面上会产生反射和折射现象，见图2.2.1。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2021/3/9
授课：XXX
13
多组份玻璃纤维光纤：
例如用钠玻璃(SiO2.Na2O.CaO) 掺入适当杂质制成的光纤，该光纤 的损耗虽然较低，但强度和可靠性 等方面还存在一些问题，有些技术 问题还有待于解决。
2021/3/9
授课：XXX
14
塑料包层光纤：
这种光纤的纤芯是用石英玻璃材料制成， 它的包层一般是用硅树脂塑料材料来制作。
2021/3/9
授课：XXX
11
2、光纤的种类
光纤用来作为光信号传输的介 质，根据传输特性、传输模式数 量、制造光纤所用材料、纤芯折 射率分布规律等，可将光纤按如 下方式分类：
2021/3/9
授课：XXX
12
（1）按光纤原材料分类
石英光纤：
材料：纤芯和包层都是由高纯度的SiO2 掺入适量杂质制成(GeO2.SiO2和P2O5做 纤芯，用B2O3.SiO2做包层) 特性：这种光纤的损耗最低，强度和可 靠性最高， 性能最优良，因此使用最广 泛，但价格较高。
2021/3/9
授课：XXX
18
渐变（GI）光纤 P54
2021/3/9
授课：XXX
19
折射率分布为
n(r)=
n1[1-2Δ(r/a)γ]1/2≈n1[1-Δ(r/a)γ]
r<a
n2
a≤r≤b
2021/3/9
授课：XXX
20
渐变型多模光纤特点
优点：模间色散Δτ小, 脉冲展宽小。
缺点：制造工艺复杂（控制折射率）
全塑光纤：
该光纤的纤芯和包层都是由塑料制成，其价格 较低，但传输损耗较大，且可靠性也存在一 定程度的问题。
2021/3/9
授课：XXX
15
（2）按纤芯折射率n径向分布
目前通信用光纤根据纤芯横截面上折射率的径向分布 情况，可粗略分为阶跃型SI(Step Index)折射率分布光纤 和渐变型GI(Graded Index)折射率分布光纤两大类。P53
材料：环氧树脂或硅胶在包层外面 涂敷一层保护层
2021/3/9
授课：XXX
10
（4）保护套
作用：
加装外保护套除了可保护光纤不受损 伤外，还可增加机械强度，为了提高光缆 的抗拉性能，便于光缆的工程敷设。
保护光缆：
要在光缆内增设金属加强芯，特殊应用 场合的光缆，如海底光缆，还要加装铠甲， 做成铠装光缆，防止鱼类等海洋动物咬伤 光缆，保证信息传输道路的正常顺通。
2021/3/9
授课：XXX
4
二、光纤结构与类型
为了满足光纤中光信号的传输要 求，根据光的传输原理和传输特性， 光信号在光纤内传输过程中要求全 反射，以减少光信号在传输过程中 的辐射损耗，因此光纤的结构和材 料选择要满足一定的技术要求。
2021/3/9
授课：XXX
5
1、光纤的结构 P52
光纤是由传输光信号的光纤芯、提供反射面的 包层、外加涂敷层和外保护套构成
2
一、对光纤的要求
1、传输信号对材料要求：
衰减损耗要小，减少中继处理 的次数，降低传输成本；
抗干扰能力强，以使信号 在传输环境较差、干扰 厉害的场合也可正常进 行信号传送；
信号经传输后波形失真小，色 散小，可以提高信号在介质 中的传输速率；
信道的传输容量大，频带 宽度要足够宽，以解决 待传输信息量的不断增 长问题。
阶跃型（SI）光纤
n1 r < a
n=
(n1 > n2)
n2 a≤r≤b
2021/3/9
授课：XXX
16
光线传输示意图：
阶跃型多模光纤的折射率n1在整个光纤芯内保 持不变，在纤芯与包层交界面处突然发生阶跃变 化，由n1变成n2，如图所示 P53。
图3-3(a)阶跃型多模光纤的结构及折射率分布
2021/3/9
• 纤芯、包层作用示意图 P53 • 光源位置n0 （Φ） 、入射角n1 （θi ）、
反射角n1 （θr ）折射角n2 （θt）
2021/3/9
授课：XXX
9
（3）涂敷层
作用：保护光纤不受水汽和各种有 害物质的侵蚀、防止光纤被划伤， 同时还可增强光纤的柔韧性，增加 光纤的机械强度，提高抗老化性能，
2021/3/9
授课：XXX
7
（2）包层----提供反射面
反射面：
纤芯与包层的交界面为在纤芯内传输的 光线提供一个光滑的反射面，起到光隔离、 防止光泄漏的作用。
全反射条件：
纤芯折射率n1大于包层的折射率n2，使 光信号在传输过程中形成全反射，构成一 条光通道。
2021/3/9
授课：XXX
8
导光过程
原因：纤芯材料折射率中心大，边沿小，模式间传播速度是不 相等，（长快短慢），同时进入光纤入端不同模式的光信号， 传输到达光纤出端时传播的路程长度虽不相同，但到达光纤 出端的时间基本相同。
色散小：色散时间ΔτGI比阶跃型色散延时ΔτSI小的多 容量大：传输带宽距离乘积可达(0.2～2)GHz•km，比特速率距
授课：XXX
17
阶跃型多模光纤特点
优点：制造工艺简单（粗、折射率均匀） 缺点：模间色散Δτ太大, 脉冲展宽厉害。 原因：纤芯材料折射率分布均匀，各种模式的光信号
在纤芯中的传播速度是相等，但不同模式的光线， 各自的传播路经（长短）不同，所以同时进入光纤 入端不同模式的光信号，传输到达光纤出端时传播 的路程长度各不相同，即到达光纤出端的时间不同， 产生了时间延迟差，形成了模间色散。
2021/ห้องสมุดไป่ตู้/9
授课：XXX
3
2、目前信号传输媒质： 电线电缆、光纤光缆、空中电磁波。
光纤在目前阶 段可以说是有线通 信网中最优良的传 输介质，因为光纤 的损耗、色散及抗 干扰能力等均比电 缆好得多。
随着对光纤技术 的继续深入研究，光 纤的制造工艺水平不 断提高，使光纤的质 量和传输特性逐步得 到改善，价格也逐年 下降。
请同学们按指定座位就座
2021/3/9
授课：XXX
1
§2.2 光纤的结构与类型 (P52)
教学目的：
教学重点：
了解光纤的结构和光 纤的种类。
掌握光纤的传输原理 和衰减、色散特性、光 缆的类型及选择方法。
光纤结构对传输 特性的影响，单模 光纤的传输特性、 光纤的关键主要参 数。
2021/3/9
授课：XXX
2021/3/9
授课：XXX
6
（1）纤芯---传递光信号
纤芯直径: 头发丝粗细相当 多模光纤:50μm～100μm 单模光纤：8μm～10μm
作用：光信号的传输路经
材料：玻璃或塑料，超高纯度石英玻璃(SiO2)制 作的光纤具有很低的传输损耗，各种技术性能 都较好。
折射率n：光纤芯的折射率n1通常在1.5左右