光纤技术及应用 石顺祥 复习资料163页PPT

04
光纤通信的优势与挑战
光纤通信的优势
高带宽
光纤通信使用光信号作 为传输介质，具有极高 的带宽，可以同时传输
大量数据。
低损耗
光纤传输过程中的光信 号衰减极小，传输距离 长，降低了中继站的需
求。
抗干扰能力强
光纤不受电磁波干扰， 保证了通信的稳定性和
可靠性。
安全保密
光信号在光纤中传输时 不易被窃取，提高了通
光纤通信技术的发展历程
总结词
起步、突破、普及
详细描述
光纤通信技术自20世纪60年代起步，经历了石英光纤突破和光电器件技术发展等 阶段，逐渐普及应用于通信领域。
光纤通信技术的应用场景
总结词
长距离通信、宽带接入、数据中心、 工业自动化
详细描述
光纤通信技术在长距离通信、宽带接 入、数据中心和工业自动化等领域有 广泛应用，以其高速和大容量的传输 能力满足了各行业的通信需求。
02
光纤与光缆的介绍
光纤的结构与分类
光纤的结构
光纤由纤芯、包层和涂覆层组成。纤芯是传输光信号的主要 部分，包层用于反射光信号，涂覆层起到保护光纤的作用。
光纤的分类
根据纤芯和包层的折射率不同，光纤可分为单模光纤和多模 光纤。单模光纤只传输单一模式的光信号，适用于长距离传 输；多模光纤可传输多个模式的光信号，适用于短距离传输 。
光纤通信在智能交通领域的应用
总结词
光纤通信技术为智能交通提供了实时、高效的信息传 输解决方案，推动了交通行业的智能化发展。
详细描述
智能交通系统需要对大量的数据进行快速、准确的处理 和传输，光纤通信技术以其大容量、高速率的优势，满 足了智能交通系统的需求。通过光纤网络，可以实现交 通信号灯控制、交通监控、车辆调度等系统的实时数据 传输和处理，提高交通运行效率和管理水平，提升交通 安全和减少交通拥堵。同时，光纤通信技术也在无人驾 驶汽车中发挥着重要作用，为无人驾驶汽车的导航、定 位、控制等方面提供了稳定、可靠的信息传输保障。

03
光纤可以用于军事导航定位系统中，提供高精度、高稳定性的
导航定位信号，确保军事行动的准确性和可靠性。
感谢观看
THANKS
置和大小。
核能监控
光纤可以用于核能设施的监控系 统中，实时监测辐射剂量和温度 等参数，确保核设施的安全运行
。
光纤在航空航天领域的应用
卫星通信
光纤可以用于卫星通信中，提供高速、大容量的数据传输服务， 广泛应用于全球通信和广播领域。
飞机导航
光纤可以用于飞机导航系统中，传输高精度、高稳定性的导航信号 ，提高飞行的安全性和准确性。
空间探测
光纤可以用于空间探测器中，传输探测数据和指令，为科学研究提 供重要的信息。
光纤在军事领域的应用
激光武器
01

光纤可以用于激光武器中，传输高能激光束，对敌方目标进行
精确打击和摧毁。
通信保密
02
光纤可以用于军事通信中，提供高速、大容量、高保密性的数
据传输服务，确保军事信息的保密性和安全性。
导航定位
光纤医疗设备
如光纤呼吸机、光纤血压 计等，利用光纤技术提高 设备的准确性和可靠性， 保障患者的治疗效果。
06
光纤在其他领域的应用
光纤在能源领域的应用
太阳能光伏发电
光纤可以用于太阳能光伏发电系 统中，将太阳光传输到光电转换
器上，提高光电转换效率。
石油和天然气勘探
光纤可以用于石油和天然气勘探 中，通过测量地震波、温度和压 力等参数，帮助确定油气藏的位
光纤传感器的应用拓展
拓展光纤传感器的应用领域，满足更多行业 的测量需求。
05
光纤在医疗领域的应用
光纤在医疗诊断中的应用
光纤光谱仪

光纤线路技术及器件资料
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

第29页，共63页。
单模光纤的发展与演变
• 最早实用化的是常规单模光纤SMF(G.652光纤)，零色散波 长在1310nm，曾大量敷设，在光纤通信中扮演者重要的 角色。
• 对光纤损耗机理的研究表明，光纤在1550nm窗口损耗更 低，可以低于0.2dB/km，几乎接近光纤本征损耗的极限。 如果零色散移到1550nm，则可以实现零色散和最低损耗 传输的性能，为此，人们研制了色散位移光纤DSF(G.653 光纤)。设计思路是通过结构和尺寸的适当选择来加大波导色散，
• 1.聚焦
• 对于1/4节距的自聚焦透镜，当从一端面输入一束 平行光时，经过自聚焦透镜后光线会汇聚在另一 端面上。这种端面聚焦的功能是传统曲面透镜所无 法实现的。
第35页，共63页。
• 准直：准直是聚焦功能的可逆应用
• 两个自聚焦透镜组合，分别用做准直和聚焦，这样我 们可在两个自聚焦透镜之间加入多种光学器件，例如： 滤波片、偏振片、法拉第旋光器等等，来构成多种光 学无源器件。
光纤传输技术课件
第1页，共63页。
本章主要内容
• 光纤传输技术概述
• 光纤的种类 • 光纤的传输理论、传输特性、性能参数 • 光无源器件 • 光有源器件
• 光纤的应用
• 光纤设备的使用和维护
第2页，共63页。
教学目标
• 了解光通信技术的基本原理和过程，掌 握光设备的使用，连接和测量方法以及 基本故障检修。
• 从专业方向和知识面看
• 从光纤的应用看
• 从光纤技术的发展趋势看
第9页，共63页。
1、从专业方向和知识面看
专业方向：
• 无线电通讯 • 计算机网络
知识面
• 省内HFC网络 • 互联网 • 电信网络 • 国家干线网络

（2）附加损耗(Excess Loss)：定义为输出端口的光功率总
和相对于全部输入光功率的减小值
EL10lg
i
Pouti Pin
(dB)
插入损耗是各输出端口的输出功率状况，不仅与固有损耗有关 ，而且与分光比有很大的关系。
（3）分光比(Coupling Ration)：定义为耦合器各输出
（6）信道带宽 B i ：表示相应于标定插入损耗值的光信号波长范
围，如：0.5dB带宽或3dB带宽等。
此外：各种不同的无源器件还具有一些特定的性能参数， 如：隔离器的“反向隔离比”、波分复用器的“信道间 隔”、以及光开关的“开关速度”等
2021/8/31
7
2、光纤连接器 （1）光纤连接器-----是光纤与光纤之间的活动接头，把光纤
插头、开关、电容、电阻、电感等，是电路的重要组成部 分。常见的光无源器件有光纤连接器、光耦合器、光波分 复用器、光隔离器、光衰减器、光开关等。 光无源器件遵守光学的基本理论，即光线理论和电磁场理 论。

5.1 光纤无源器件
广义讲：光纤无源器件可以看成一个多端口耦合器，每一
由 2 端输出的光功率 PIN 与2 (o u全t) 部注入的光功率(即图中 1
端注入的光功率 )之P比IN 1为
DL10lgPIP NI2N (o1ut)
(dB)
图 X形耦合器的方向性
（5）均匀性(Uniformity)：是指各端口输出功率偏离平 均值的程度
对于要求均匀分光的光耦合器（主要是星形和树形），由
P i ---是第i信道的输出功率

（2）信道隔离比：表示由输入信道(j)至非指定输出信道(k)的功 率传输损耗，即：
Ikj10 lgP (k/Pj)

光纤课件
目 录
• 光纤基础知识 • 光纤通信系统 • 光纤网络 • 光纤传感技术 • 光纤在医疗领域的应用 • 未来展望
01
光纤基础知识
光的本质与传播
01
02
03
光的波动性
光在传播过程中表现出波 动性质，如干涉、衍射等 。
光的粒子性
光同时具有粒子性质，光 子是光的能量单位，具有 动量和能量。
光的传播速度
低损耗
光纤传输损耗较低，可实现长 距离传输。
带宽大
光纤传输带宽较大，可同时传 输多种信号。
抗干扰能力强
光纤传输不受电磁干扰影响， 具有较高的保密性和稳定性。
温度稳定性好
光纤材料具有较好的温度稳定 性，可在不同环境下稳定传输
。
02
光纤通信系统
光源与光调制
光源
激光器（LD）和发光二极管（ LED）是光纤通信中常用的光源 。它们能够产生单色光，具有较 高的频率和较窄的光谱线宽。
光调制
光调制是将信息转换为光信号的 过程。常见的光调制方式包括开 关键控（OOK）、脉冲位置调制 （PPM）和相位调制（PSK）等 。
光纤的连接与耦合
光纤连接器
光纤连接器是用来连接两根光纤的器 件，常见的光纤连接器有SC、FC、 LC和ST等类型。
光纤耦合器
光纤耦合器是将多根光纤连接在一起 ，实现光信号的分路、合路和传输的 器件。常见的光纤耦合器有1x2、1x4 、1x8等类型。
新工艺
随着纳米技术的发展，光纤制造中的 纳米光刻、化学气相沉积等新工艺逐 渐应用于光纤预制棒的生产，这些新 工艺能够提高光纤的制造精度和降低 生产成本。
光纤通信技术的发展趋势
01
超高速率
随着数据传输需求的增长，光纤通信系统的传输速率不断提高，未来的