《光纖通信技術(shù)》課件

《《光纖通信技術(shù)》課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《光纖通信技術(shù)》課件（101頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第5章 光纖通信系統(tǒng),光電子技術(shù)基礎(chǔ),厚德博學(xué) 求實(shí)創(chuàng)新,學(xué)習(xí)目標(biāo),掌握光纖通信的原理 掌握光纖的相關(guān)參數(shù)，光纖中損耗和色散的相關(guān)知識(shí) 常見的光通信器件的基本原理、特性和使用 光纖通信系統(tǒng)中復(fù)用技術(shù)的原理、方法和實(shí)際應(yīng)用 了解光纖通信系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范以及光纖的制備方法,學(xué)習(xí)要求,熟悉光纖的參數(shù)、分類等基本知識(shí) 熟悉幾何光學(xué)分析光信號(hào)在光纖中傳輸?shù)南嚓P(guān)結(jié)論 熟悉波動(dòng)理論分析光信號(hào)在光纖中傳輸?shù)南嚓P(guān)結(jié)論 掌握光纖的損耗及色散的分析、計(jì)算、測(cè)量、補(bǔ)償以及其他相關(guān)應(yīng)用。 熟悉常見光通信器件的原理、特性以及它們?cè)诠饫w通信系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。,引言,光纖通信系統(tǒng)是目前世界通信系統(tǒng)的主要模式，比以前的電纜通信

2、系統(tǒng)無論從性能還是成本上都有極大優(yōu)勢(shì)。正是光纖用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)，才使得我們能夠成功構(gòu)建今天高速、多元化的信息社會(huì),本章內(nèi)容,5.1 光纖基本知識(shí) 5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播 5.3 光纖的損耗與色散 5.4 光通信器件,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.1 光纖的發(fā)明和發(fā)展,1870 庭達(dá)爾 光導(dǎo)纖維 高錕 低損耗光纖的可能性 美國(guó)康寧公司 20db/km的光纖 此后光纖通信系統(tǒng)進(jìn)入快速發(fā)展,光纖是光導(dǎo)纖維（optical fiber）的簡(jiǎn)寫，是一種利用光介質(zhì)分界面上可能發(fā)生全反射的原理傳輸光能的工具。,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.1 光纖的發(fā)明和發(fā)展,光纖的優(yōu)點(diǎn),頻

3、帶寬，傳輸容量大。 損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，損耗受溫度影響小，同時(shí)在部分頻段內(nèi)損耗和頻率無關(guān)，無須引入均衡器。 重量輕，體積小，不易受到電磁干擾，且安全性、保真性都遠(yuǎn)好于電纜。 成本低，生產(chǎn)光纖的原料石英來源廣泛，儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅和鋁等金屬材料，價(jià)格上要便宜得多。,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.1 光纖的發(fā)明和發(fā)展,光纖的應(yīng)用,通信系統(tǒng) 光纖傳感器。 醫(yī)學(xué)照明、內(nèi)窺。 裝飾,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.2 光纖的基本工作原理和結(jié)構(gòu),n1,n2,原理：全反射 結(jié)構(gòu)：纖芯，包層，套層。,n1 n2,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.3 光纖的分類,按用途：通信用光纖、非通信用光纖。 按材料：石英光纖、全塑

4、光纖。 按傳輸模式：?jiǎn)文９饫w和多模光纖。 按傳輸窗口：常規(guī)型單模光纖、色散位移型單模光纖(DSF)、非零色散位移光纖。 按、剖面折射率分布：階躍折射率光纖、漸變折射率光纖。,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.3 光纖的分類,單模光纖和多模光纖,多模光纖中可以有多種模式的光信號(hào)傳播，但是模間色散大，隨著傳輸距離增大，帶寬會(huì)減小，因此普通多模光纖不適用與長(zhǎng)距離傳播。 單模光纖中只有一個(gè)模式的光傳播，模間色散小，適合遠(yuǎn)程通信線路。,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.3 光纖的分類,階躍折射率光纖和漸變折射率光纖,階躍折射率光纖（SIF）,,漸變折射率光纖（GIF）,,,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.3 光纖

5、的分類,國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）光纖標(biāo)準(zhǔn),5.1 光纖基本知識(shí),5.1.4 光纖的制造,原料：SiO2,要求：,光纖原材料必須要高純度的SiO2 制作過程中必須防止雜質(zhì)污染和氣泡混入 要準(zhǔn)確控制制作尺寸，精度要達(dá)到1mm甚至更高 減小光纖表面損傷，提高其機(jī)械性能。 按要求控制好其折射率分布,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.4 光纖的制造,制造光纖的方法很多，目前主要有：改進(jìn)化學(xué)汽相沉積法(MCVD)、等離子體化學(xué)汽相沉積法(PCVD)、管外汽相沉積法(OVD)和軸向汽相沉積法(VAD)。但不論用哪一種方法，都要先在高溫下做成預(yù)制棒，然后在高溫爐中加溫軟化，拉成長(zhǎng)絲，再進(jìn)行涂覆、套塑，成為光纖芯

6、線。,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.4 光纖的制造,改進(jìn)化學(xué)汽相沉積法(MCVD),5.1 光纖基本知識(shí),5.1.4 光纖的制造,管外汽相沉積法(OVD),5.1 光纖基本知識(shí),5.1.4 光纖的制造,軸向汽相沉積法(VAD),5.1 光纖基本知識(shí),5.1.4 光纖的制造,拉絲工藝,一般包層直徑約為125mm，第一次涂敷后直徑約為250 mm，第二次涂敷后約為900 mm，最后纏繞到卷盤上 。,最后光纖應(yīng)用時(shí)還要做成光纜 。,5.1 光纖基本知識(shí),5.1.5 光纖通信系統(tǒng),5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.1光纖原理的幾何光學(xué)描述,,斯涅爾定律,全反射條件,,,取空氣折射率為n0=1，那么

7、入射角的最大值為,ia：收光角,,：數(shù)值孔徑,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.1光纖原理的幾何光學(xué)描述,,,,,數(shù)值孔徑,,,相對(duì)折射率差,,對(duì)于階躍折射率光纖,數(shù)值孔徑NA是光纖的重要參數(shù)，它描述的光纖收光的能力。數(shù)值孔徑較大的光纖可以耦合較大范圍入射角的光，即使是像LED這樣的光源發(fā)出的發(fā)散光也可以被耦合到其中傳播。同時(shí)數(shù)值孔徑較大的光纖還使得光纖在彎曲的時(shí)候能傳播更大范圍的光。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.1光纖原理的幾何光學(xué)描述,如果有太多不同角度的光線在光纖中傳播，由于不同光線走的路徑不一樣，而纖芯折射率又處處相同，這會(huì)導(dǎo)致不同角度入射的光線傳播到終點(diǎn)的時(shí)間不一致，這

8、就造成了輸入光脈沖的展寬，這就是多模光纖的模間色散。如果光脈沖被展寬，相鄰光脈沖之間就會(huì)產(chǎn)生交疊，在交疊區(qū)會(huì)發(fā)生干涉。一旦交疊區(qū)較大，干涉效應(yīng)會(huì)使得相鄰的兩個(gè)脈沖不可分辨，這樣信號(hào)就會(huì)發(fā)生失真。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.1光纖原理的幾何光學(xué)描述,光脈沖展寬Dt可以用光經(jīng)過最長(zhǎng)距離和最短距離的時(shí)間差來估計(jì)。,,L為光纖長(zhǎng)度,信號(hào)的帶寬B可以用光脈沖展寬的倒數(shù)來表示,,傳播距離越長(zhǎng)，帶寬會(huì)越來越小。因此，階躍折射率光纖不適合于長(zhǎng)距離的多模信號(hào)傳輸。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.1光纖原理的幾何光學(xué)描述,,,為了解決多模階躍折射率光纖中模間色散的問題，人們發(fā)明了漸變折射率光纖

9、(GIF)。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光纖中的電磁波,,,光纖中傳播的電磁波滿足麥克斯韋方程,,,,,E是電場(chǎng)強(qiáng)度，H是磁場(chǎng)強(qiáng)度，D是電位移，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度,,,,,,波動(dòng)方程,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光纖中的電磁波,時(shí)空變量分離,波動(dòng)方程既包含時(shí)間的導(dǎo)數(shù)又包含空間的導(dǎo)數(shù)，不方便求解，因此必須對(duì)其進(jìn)行時(shí)間空間變量分離。,,,,,,,稱為波數(shù)或電磁波在光纖中的傳播常數(shù),,稱為真空中的傳播常數(shù),5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光纖中的電磁波,亥姆霍茲方程,根據(jù)麥克斯韋方程，可以用z方向的場(chǎng)分量來表示其他和z垂直的方向的場(chǎng)分量。這樣只需要計(jì)算z方向的兩個(gè)

10、場(chǎng)分量Ez和Hz就可以完全唯一的確定整個(gè)場(chǎng)分布,,,,,,,,,得到柱坐標(biāo)下z分量滿足的方程,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光纖中的電磁波,將電磁場(chǎng)的z分量進(jìn)行變量分離,,,,,,,,,,,,,可得到關(guān)于場(chǎng)分量Ez(r,f)和Hz(r,f) 橫向模式的波動(dòng)方程,當(dāng)r大于線性半徑a時(shí)，n取包層折射率，當(dāng)r小于纖芯半徑a時(shí)，n取纖芯折射率。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光纖中的電磁波,,,,,,,,,,,,,幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù),縱向傳播常數(shù)b是z方向的波矢分量的大小，即z方向傳播常數(shù)。它描述電磁波傳播中相位在z軸方向單位長(zhǎng)度上的變化大小，也就是相位相等的面在z方向的空間變化頻率

11、。b對(duì)應(yīng)光纖中傳播的模式 。,橫向傳播常數(shù)k是和z垂直的方向上波矢分量的大小,,表示纖芯中橫向場(chǎng)的振蕩頻率,描述包層中消逝波的衰減速度,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光纖中的電磁波,,,,,,,,,,,,,幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù),,,,,歸一化頻率,歸一化頻率V是一個(gè)無量綱的量，也稱為V數(shù)，是包含了光纖各項(xiàng)參數(shù)的重要參量,歸一化頻率V越大表示在光纖中允許存在的模式就越多,光纖中允許存在的模式數(shù)量近似為,,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光纖中的電磁波,,,,,,,,,,,,,幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù),,,,,歸一化傳播常數(shù)b,,,b=0對(duì)應(yīng)模式截止,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.2 光

12、纖中的電磁波,,,,,,,,,,,,,波動(dòng)方程的解,,,,,,,為了討論方便，根據(jù)波動(dòng)方程的解中Ez和Hz是否等于0，可以將模式分為以下四種： 橫電磁模（TEM）：Ez=Hz=0。 橫電模（TE）與橫磁模（TM）：僅Ez=0，稱為橫電模；僅Hz=0，稱為橫磁模。 混合模（EH或HE）：Ez和Hz都不等于0，磁場(chǎng)貢獻(xiàn)為主稱為HE，電場(chǎng)貢獻(xiàn)為主稱為EH。 線偏振模（LP）：也稱為標(biāo)量模，這并不是光纖中傳播的真實(shí)模式，而是為了在弱導(dǎo)近似下簡(jiǎn)化分析而提出的。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,貝塞爾方程,,,,,,,根據(jù)圓對(duì)稱性將r和f變量分

13、離,,,,,當(dāng)r大于線性半徑a時(shí)，n取包層折射率，當(dāng)r小于纖芯半徑a時(shí)，n取纖芯折射率。,得到貝塞爾方程,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,貝塞爾方程的解,,,,,,,,,,,在纖芯中選擇m階貝塞爾函數(shù)Jm(r)為波動(dòng)方程的通解，在包層中選擇m階漢克函數(shù)Km(r)為波動(dòng)方程的通解,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,貝塞爾方程的解,,,,,,,,,,,,,,,電磁場(chǎng)z分量通解,貝塞爾方程通解,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,

14、,,,,弱導(dǎo)近似,,,,,,,,,,,,,,,注意，LP模式并不是真實(shí)存在的模式。然而在弱導(dǎo)近似下，一對(duì)HE-EH模的傳播常數(shù)非常接近，它們是近似簡(jiǎn)并的。因此它們疊加起來可以用一個(gè)線性偏振的模式LP模式替代，而不去區(qū)分其中電場(chǎng)和磁場(chǎng)哪個(gè)占優(yōu)勢(shì)。與此類似，一對(duì)TE-TM模的疊加也可以用一個(gè)LP模式代替。這樣就減少了場(chǎng)分量個(gè)數(shù)，可以使計(jì)算過程和結(jié)果都得到簡(jiǎn)化。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

15、,,在弱導(dǎo)近似下，根據(jù)纖芯和包層分界面上（r=a）的連續(xù)性條件可以得到LP模式的本征值方程,,求解上述本征值方程，就可以得到本征值U，進(jìn)而算出b，將它們都表示成歸一化頻率V的函數(shù)。這樣就可以看出傳導(dǎo)的模式與波長(zhǎng)以及光纖各項(xiàng)參數(shù)的關(guān)系 。,式中取正和負(fù)是完全等價(jià)的,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,導(dǎo)模截止要求W0，此時(shí)方程的本征值U趨近于截止頻率Vc,,W0,,,,截止條件,遠(yuǎn)離截止要求W,W,,,,,。,LP模式可以存在的數(shù)目,遠(yuǎn)離截止條件,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳

16、導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,LP16,17模的光強(qiáng)分布圖,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.3 階躍折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,單模條件,只有基模LP01,,對(duì)于確定纖芯直徑和折射率的光纖，單模傳輸?shù)慕刂共ㄩL(zhǎng),,對(duì)于確定工作波長(zhǎng)和折射率的光纖，單模傳輸?shù)慕刂钩叽?,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.4 漸變折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,a取值越大，越接近與階躍折射率光纖。如果a，就變成了階躍折射率光纖。a=2的時(shí)候，也就是纖

17、芯折射率按拋物線分布的時(shí)候，模間色散最小。一般如果不專門說明，漸變折射率光纖多指纖芯折射率按拋物線分布的光纖。,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.4 漸變折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,根據(jù)WKB方法可以得到，對(duì)于a=2的，即折射率拋物線分布的光纖，傳播常數(shù)為,,折射率拋物線分布的光纖中可以傳播的模式數(shù)目為,,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.4 漸變折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,漸變折射率光纖單模傳輸?shù)臍w一化截止頻率,,對(duì)于確定纖芯直徑和折射率的光纖，單模

18、傳輸?shù)慕刂共ㄩL(zhǎng),,對(duì)于確定工作波長(zhǎng)和折射率的光纖，單模傳輸?shù)慕刂钩叽?,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.4 漸變折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,漸變折射率光纖單模傳輸?shù)臍w一化截止頻率,,對(duì)于確定纖芯直徑和折射率的光纖，單模傳輸?shù)慕刂共ㄩL(zhǎng),,對(duì)于確定工作波長(zhǎng)和折射率的光纖，單模傳輸?shù)慕刂钩叽?,5.2 光在光纖波導(dǎo)中的傳播,5.2.4 漸變折射率光纖中的傳導(dǎo)模式,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,漸變折射率光纖單模傳輸?shù)臍w一化截止頻率,,對(duì)于確定纖芯直徑和折射率的光纖，單模傳輸?shù)慕刂共?/p>

19、長(zhǎng),,對(duì)于確定工作波長(zhǎng)和折射率的光纖，單模傳輸?shù)慕刂钩叽?,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光纖通信系統(tǒng)中，光纖線路的長(zhǎng)度通常會(huì)受到信號(hào)功率過小以及信號(hào)波形發(fā)生畸變的限制。這主要就是光纖中的損耗和色散兩個(gè)重要特性的影響。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.1 光纖中的損耗,損耗：光信號(hào)在光纖中傳播的時(shí)候會(huì)由于光纖自身的原因而造成信號(hào)功率隨傳播距離的衰減。,產(chǎn)生：光纖線路內(nèi)部、光纖間的連接處、各個(gè)器件的連接處等地方,影響：損耗將會(huì)決定信號(hào)的無中

20、繼傳播最大距離。,危害：如果信號(hào)衰減到一定程度，接收機(jī)將無法檢測(cè)到信號(hào)。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.1 光纖中的損耗,損耗系數(shù)：表示光纖中光信號(hào)傳播1公里衰減的分貝數(shù),,損耗系數(shù)a的單位是dB/km。,光纖通信系統(tǒng)中也經(jīng)常用dBm（分貝米）為單位來表示光功率，它和mW（毫瓦）的換算公式為：,,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.1 光纖中的損耗,光纖中的損耗和光纖的工作波長(zhǎng)有關(guān),,,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,

21、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.1 光纖中的損耗,光纖中的損耗和光纖的工作波長(zhǎng)有關(guān),,,光纖中的損耗的來源：材料的吸收和散射以及光纖的彎曲等幾何效應(yīng),5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.2 吸收損耗,,,本征吸收：根據(jù)量子力學(xué)，任何物質(zhì)都會(huì)對(duì)某些特定波長(zhǎng)的電磁波有明顯的吸收，這種吸收反映材料自身的物質(zhì)特性，通常稱為本征吸收。,石英光纖,電子躍遷：紫外,Si-O鍵振動(dòng)：紅外,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3

22、.2 吸收損耗,,,非本征吸收：光纖中由于存在雜質(zhì)離子和原子缺陷，就會(huì)產(chǎn)生非本征吸收。非本征吸收損耗是在光纖通信波段的吸收損耗的主要因素。,1. OH離子雜質(zhì)影響：OH離子的吸收損耗是光纖中損耗的最主要因素，三個(gè)吸收峰：1.38mm，1.23mm和0.95mm。三個(gè)光纖通信波段窗口的中心波長(zhǎng)1.55mm，1.3mm和0.85mm正好是OH離子在光纖通信波段的三個(gè)吸收谷。,2.原子缺陷吸收：主要是光纖中的中子和電子在電磁波輻射下照成的，對(duì)于塑料光纖，比較明顯。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.3 散射損耗,,,分子

23、隨機(jī)振動(dòng)使得玻璃的密度分布是不均勻的，從而是的光纖折射率分布不均勻。這種不均勻的尺度并不是宏觀尺度的，而是在光的波長(zhǎng)尺度的。這就好像在均勻的光纖中隨機(jī)的摻入了一些小顆粒。光遇到這些“顆?！钡臅r(shí)候就會(huì)被散射，從造成能量損失。,這種散射損耗是固有的，是不可避免的，是光纖損耗的最終限制因素。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.3 散射損耗,,,瑞利散射：線性散射，散射光頻率不變。常溫下的常用光纖通信系統(tǒng)中，主要考慮瑞利散射的損耗。瑞利散射的強(qiáng)度和波長(zhǎng)的四次方成反比。,瑞利散射是損耗的最終極限，對(duì)于給定材料，無論如何改進(jìn)工

24、藝不可能制造出比這個(gè)損耗值更低的光纖。,非線性散射：受激拉曼散射和受激布里淵散射，僅當(dāng)傳輸?shù)墓夤β蚀笥谀骋婚撝祷蛘邷囟群艿偷臅r(shí)候才表現(xiàn)出來。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.4 外部損耗,,,彎曲損耗主要包括宏觀和微觀兩種。宏觀彎曲損耗主要是光纖在實(shí)際應(yīng)用中纏繞、曲折造成的損耗以及不同曲率半徑彎曲的過渡時(shí)模式耦合帶來的損耗。微觀損耗主要是涂敷包層和成纜的時(shí)候引起光纖微觀形變而帶來的損耗。,除了彎曲等幾何效應(yīng)外，光纖與光纖的連接點(diǎn)，光纖與光器件的連接，光源與光纖的耦合等地方都會(huì)帶來損耗。,5.3 光纖的損耗與色散,

25、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.5 光纖通信波段,,,0.85mm為中心,1.3mm為中心,1.55mm為中心,利用脫水等工藝可以降低OH離子濃度，使得光纖在1.26mm 1.675mm波段之間都可以用于通信，這樣的光纖稱為全波光纖。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.5 光纖通信波段,,,國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的波段劃分標(biāo)準(zhǔn),,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.6 光纖中損耗的測(cè)

26、量,,,,首先用探測(cè)器測(cè)量整卷光纖的輸出功率P1。然后從該卷光纖想截下一小段（2m左右），在同樣輸入條件下測(cè)量該段光纖的輸出功率P0。由于截下的一段很短，損耗可以忽略，P0可以認(rèn)為就是輸入功率。這樣根據(jù)定義就可以測(cè)得該卷光纖的損耗。這種方法很直接，而且精度高，但是缺點(diǎn)是對(duì)光纖進(jìn)行了破壞，而且只適合不是很長(zhǎng)的光纖。,截?cái)喾?5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.6 光纖中損耗的測(cè)量,,,,插入法,先選擇一段和待測(cè)線路光纖一樣的光纖，測(cè)量好其輸出功率P0，作為輸入功率。然后將它接入到待測(cè)系統(tǒng)中測(cè)量輸出功率P1作為總的輸出功

27、率，這樣根據(jù)公式就可以測(cè)得光纖的損耗。用這種方法測(cè)量光纖損耗的時(shí)候要注意減去將小段光纖接入線路是的連接器的損耗。這種方法優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量方便，適合實(shí)際線路中實(shí)時(shí)測(cè)量。但是由于連接處的損耗通常不準(zhǔn)確，所以導(dǎo)致最終測(cè)量結(jié)果沒有截?cái)喾?zhǔn)確。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.6 光纖中損耗的測(cè)量,,,,背向散射法,向光纖中注入大功率的窄脈沖，由于光纖中處處都存在瑞利散射，所以各點(diǎn)的背向瑞利散射形成一個(gè)連續(xù)的回波信號(hào)，這樣就可以在同一端接受回波信號(hào)，進(jìn)行分析得到光纖中的損耗信息。背向散射法就可以測(cè)量光纖線路中損耗的詳細(xì)信息，而且

28、只需要在光纖一端進(jìn)行，不需要破壞線路，重復(fù)性較好。此外，這種方法還可以測(cè)量光纖連接點(diǎn)的損耗以及光纖中缺陷斷裂的位置。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.7 光纖中的色散,,,,在光纖通信系統(tǒng)中，有時(shí)候雖然損耗低光信號(hào)功率大，但是信號(hào)波形會(huì)發(fā)生嚴(yán)重畸變，導(dǎo)致無法還原成原始信號(hào)，這樣即使功率再大也是沒有意義的。造成這種現(xiàn)象的一個(gè)重要原因就是光纖的色散。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.7 光纖中的色散,,,,色散是指光纖中不同頻率或不同模

29、式的成分在傳播過程中到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間不一致，在數(shù)字系統(tǒng)中使得光脈沖展寬，產(chǎn)生誤碼。由于色散，光脈沖被展寬，相鄰的脈沖之間發(fā)生交疊就會(huì)引起誤碼。,光纖中的色散主要包括材料色散，波導(dǎo)色散和模間色散。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.7 光纖中的色散,,,,和之前講過的模間色散類似，通常用群延時(shí)差來表示光纖中的色散,群速度：光脈沖的軸向運(yùn)動(dòng)速度為,,群延時(shí)：光脈沖經(jīng)過單位軸向距離所用的時(shí)間,,其中b為軸線傳播常數(shù)，k0=2p/l0是真空中的傳播常數(shù)，l0是光源的波長(zhǎng)。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,

30、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.7 光纖中的色散,,,,,在單模光纖中，由于只有基模傳輸，所以沒有模間色散。,材料色散：不同波長(zhǎng)的光在纖芯中折射率不一樣，因此軸傳播常數(shù)b不一樣，造成群延時(shí)差。 波導(dǎo)色散：不同波長(zhǎng)的光橫向傳播參數(shù)U和W不一樣，進(jìn)而影響b，造成群延時(shí)差。,,,,,,,,材料色散,波導(dǎo)色散,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.7 光纖中的色散,,,,,,,,,材料色散引起的單位長(zhǎng)度上脈沖展寬,,波導(dǎo)色散引起的單位長(zhǎng)度上脈沖展寬,,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,

31、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.7 光纖中的色散,,,,,,,,,,零材料色散（ZMD）點(diǎn)的實(shí)際位置會(huì)隨摻雜情況的變化而變化，一般都會(huì)在1.2mm-1.4mm之間的某個(gè)位置。因此，一般來說在光纖通信系統(tǒng)中使用1.3mm的工作波長(zhǎng)可以減小材料色散影響。但此時(shí)波導(dǎo)色散仍然存在，總色散不為零。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.7 光纖中的色散,,,,,,,,,,在波長(zhǎng)為1.3mm附近材料色散和波導(dǎo)色散為負(fù)剛好正負(fù)抵消。對(duì)于1.3mm-1.7mm間的任何工作波長(zhǎng)，都可以通過合理設(shè)計(jì)光纖

32、的參數(shù)，使得該工作波長(zhǎng)處總色散接近與0。這就是色散位移光纖的原理 。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.8 常用單模光纖,,,,,,,,,,根據(jù)工作在不同的通信波段以及相應(yīng)的損耗和色散情況，常用單模光纖主要有常規(guī)單模光纖、色散位移光纖、非零色散位移光纖、色散平坦光纖和色散補(bǔ)償光纖幾種。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.8 常用單模光纖,,,,,,,,,,常規(guī)單模光纖的零色散波長(zhǎng)在1.3mm附近，最低損耗在1.55mm附近。ITU-T建

33、議的G.652和G.654光纖都是常規(guī)單模光纖。但是常規(guī)單模光纖在1.55mm附近，具有較高的正色散。,色散位移光纖（DSF）：通過改變光纖的尺寸、折射率分布、參雜等參數(shù)，可以增大1.55mm附近的波導(dǎo)色散大小，從而使得1.55mm附近波導(dǎo)色散和材料色散抵消，零色散波長(zhǎng)就移到了1.55mm，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低損耗和零色散。ITU-T建議的G.653光纖就是色散位移光纖。使用色散位移光纖配合光放大器可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離的傳輸。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.8 常用單模光纖,,,,,,,,,,非零色散位移光纖（NZDSF）就

34、是通過改變折射率分布，使得零色散波長(zhǎng)在1.53mm 1.565mm 之間，但1.55mm處色散不是剛好為零，而是某個(gè)很小的值。ITU-T建議的G.655光纖就是非零色散位移光纖。在C波段上，非零色散位移光纖具有很低的損耗和色散，同時(shí)可以有效抑制非線性效應(yīng)，可采用波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器實(shí)現(xiàn)大容量長(zhǎng)距離的傳輸。,當(dāng)色散位移光纖中傳輸多波長(zhǎng)光信號(hào)再采用放大器的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的四波混頻非線性效應(yīng)，不適合波分復(fù)用（WDM）技術(shù)的使用。,5.3 光纖的損耗與色散,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.3.8 常用單模光纖,,,,,,,,,,色散平坦光

35、纖（DFF）：這是通過設(shè)計(jì)纖芯和包層的折射率分布來實(shí)現(xiàn)全波段（1.3mm 1.6mm）的低色散,色散補(bǔ)償光纖（DCF）：通過加入一段光纖來抵消原本線路的色散。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,,,,,,,在光纖通信系統(tǒng)中，光源是用于產(chǎn)生載波的。電信號(hào)被調(diào)制到光源發(fā)出的光上面，光攜帶著這些信息在光纖內(nèi)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳播。發(fā)光二極管（LED）和半導(dǎo)體激光器（LD）是光纖通信系統(tǒng)中最常見的兩種光源。,尺寸小，容易和光纖尺寸匹配耦合。 功耗低且工作穩(wěn)定。 發(fā)光的波長(zhǎng)處于光纖低損耗波段，線寬窄色散小。 線性

36、好，易于調(diào)制,優(yōu)點(diǎn),5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,,,,,,,半導(dǎo)體激光器LD發(fā)光的原理是受激輻射，只有注入電流大于閾值電流It的時(shí)候才會(huì)發(fā)出激光。,優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光的線寬非常窄且發(fā)射功率大，色散小，可以用于長(zhǎng)距離傳輸。,缺點(diǎn)：閾值電流對(duì)溫度敏感，影響線性特性，需要做溫度反饋控制。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,,,,,,,LD的調(diào)制,數(shù)字調(diào)制,模擬調(diào)制,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

37、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,,,,,,,LD和光纖耦合,半導(dǎo)體激光器常用于單模光纖，單模光纖的數(shù)值孔徑非常小，同時(shí)激光器輸出光場(chǎng)和光纖輸出光場(chǎng)又不匹配，所以如果將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光高效率的耦合到光纖中效率會(huì)很低，必須使用透鏡或透鏡組提高耦合效率。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,,,,,,,發(fā)光二極管LED工作的基本原理是自發(fā)輻射，發(fā)出的光是非相干光。,缺點(diǎn)：線寬較大，功率較小，發(fā)散角大，耦合效率低，因此不利于長(zhǎng)距離高帶寬的傳輸。 優(yōu)點(diǎn)：線性度比半導(dǎo)體激光器好，而且

38、不容易受到溫度影響，便于調(diào)制；同時(shí)LED的功耗低，成本低，且壽命遠(yuǎn)大于半導(dǎo)體激光器。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,,,,,,,LED的調(diào)制,LED是非閾值器件，不需要偏置電流。,數(shù)字調(diào)制,模擬調(diào)制,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,,,,,,,LED和光纖耦合,球端面尾纖設(shè)計(jì),微透鏡設(shè)計(jì),5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.1 光源,,,,

39、,,,,,,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.2 光探測(cè)器,,,,,,,,,,在光發(fā)射端電信號(hào)被調(diào)制到光載波中，然后在光纖中傳播。然而接收端最終需要將很快速的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后進(jìn)行處理這就需要用到光探測(cè)器。,光纖通信系統(tǒng)中常用的光探測(cè)器是半導(dǎo)體光探測(cè)器，其工作原理是半導(dǎo)體光電效應(yīng)。常見的半導(dǎo)體光探測(cè)器有PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。,APD的靈敏度高，適用于長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)。 PIN光電二極管成本低，對(duì)溫度不敏感，響應(yīng)速度和APD幾乎沒有差別，所以中短距離系統(tǒng)中實(shí)際應(yīng)用中PIN更受歡迎。,5.4 光通信

40、器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.2 光探測(cè)器,,,,,,,,,,實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)傳播距離、光功率、工作波長(zhǎng)以及成本等綜合因素來選擇使用PIN還是APD。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,光纖通信系統(tǒng)中，損耗是不可能絕對(duì)消除的。隨著傳播距離的增大，如果不對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，信號(hào)就會(huì)衰減到低于光探測(cè)器的靈敏度，從而導(dǎo)致波形失真或誤碼率上升。,早期光通信系統(tǒng)中的放大是通過中繼器來實(shí)現(xiàn)的。中繼器的工作模式是：先將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再對(duì)電

41、信號(hào)進(jìn)行放大，最后將放大的電信號(hào)再轉(zhuǎn)化為光信號(hào)輸出。,缺點(diǎn)：只能適用于單一波長(zhǎng)的短距離系統(tǒng)，對(duì)于多波長(zhǎng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,光放大器不需要進(jìn)行多次光電和電光轉(zhuǎn)化，而直接對(duì)的光信號(hào)放大，而且是多波長(zhǎng)同時(shí)放大。,原理：受激輻射和受激散射。,光放大器和激光器的區(qū)別在與正反饋的量不同。激光器正反饋較大，要在諧振腔內(nèi)振蕩，最后輸出激光；而光放大器的正反饋小或沒有，需要抑制振蕩，最終只有光信號(hào)放大，沒有相干光的輸出。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,

42、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,光放大器主要有兩種，一種是半導(dǎo)體光放大器，一種是光纖放大器。半導(dǎo)體光放大器（SOA）實(shí)際上就是一個(gè)沒有反饋機(jī)制的半導(dǎo)體激光器，原理和半導(dǎo)體激光器一致。光纖放大器有兩種，一種是非線性光纖放大器，以拉曼光放大器（SRA）為代表；一種是參稀土光纖放大器，以摻鉺光纖放大器（EDFA）為代表，這是現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的光放大器。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,摻鉺光纖放大器（EDFA）的工作原理

43、,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,影響EDFA效率的一個(gè)重要因素就是受激吸收?，F(xiàn)代EDFA的泵浦光源一般是980nm或1480nm，不容易造成受激吸收。,EDFA的增益是指輸出功率和輸入功率的比例。由于增益飽和效應(yīng)的存在，使得EDFA的輸出和輸入之間不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，而是會(huì)存在一個(gè)極限的輸出功率。,EDFA中的噪聲來源主要是自發(fā)輻射。EDFA的噪聲用噪聲系數(shù)來衡量，它就是輸入信號(hào)信噪比和輸出信號(hào)信噪比的比例。,通常，EDFA的增益大于30dB，噪聲系數(shù)約5dB，輸出功率約14dBm以上

44、，17dBm以內(nèi)。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,EDFA系統(tǒng)組成：摻鉺光纖、泵浦光源、光耦合器、光隔離器。,同相泵浦,反相泵浦,雙相泵浦,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,EDFA優(yōu)點(diǎn)： 工作于1550nm波段，低損耗。 可以在1550nm附近30nm內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)的光信號(hào)放大。 本身就是一段光纖很容易加入到線路中。,EDFA是光纖通信系統(tǒng)，尤其是波分復(fù)用系統(tǒng)中常用的光放大器，

45、既可以作為功率放大器，也可以作為線路放大器和前置放大器。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.3 光放大器,,,,,,,,,,EDFA缺點(diǎn)： 工作波段并不是特別寬。 工作范圍內(nèi)增益不平坦，需要使用特殊的技術(shù)使其增益平坦才能用于波分復(fù)用系統(tǒng)。 不具備波形調(diào)整功能，而傳統(tǒng)的光電中繼器具有此功能。因此實(shí)際線路中需要將EFDA和光電中繼器配合使用。,摻稀土光纖放大器除了EDFA外，還有工作于1300nm的摻鐠光纖放大器（PDFA）以及工作于1400nm的摻銩光纖放大器（TDFA）。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,

46、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.4 光纖連接器和光纖耦合器,,,,,,,,,,連接器的必要性： 光纖制造商通常只會(huì)制造有限長(zhǎng)度規(guī)格的光纖，因此在長(zhǎng)達(dá)幾km的的線路中，必須要將很多段光纖連接起來。 采用中等長(zhǎng)度的光纖在穿過管道、架空等方面也有優(yōu)勢(shì)。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.4 光纖連接器和光纖耦合器,,,,,,,,,,連接損耗的來源： 兩段光纖的錯(cuò)位、端面不平整、連接處端面分離等相對(duì)位置因素都會(huì)使得一段光纖輸出的光不能全部被另一段光纖接收。 兩段光纖的直徑和數(shù)值孔徑不同也會(huì)引起損耗。這

47、種損耗是單向的，從直徑小或數(shù)值孔徑小的光纖到直徑大或數(shù)值孔徑大的光纖沒有這種損耗，反過來就有這種損耗。,從大數(shù)值孔徑光纖到小數(shù)值孔徑光纖引起的損耗為,,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.4 光纖連接器和光纖耦合器,,,,,,,,,,,光纖的連接通常有永久連接和非永久連接兩種方式。,永久連接是指通過熔接、粘連、套管連接等方式使兩段光纖形成永久的固定連接。,光纖熔接機(jī)示意圖,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.4 光纖連接器和光纖耦合器,,,,,,,,,

48、,,非永久連接是指通過活動(dòng)連接器將光纖連接起來，根據(jù)需要可以不破壞系統(tǒng)隨時(shí)斷開和恢復(fù)連接。,活動(dòng)連接器應(yīng)該滿足以下要求： 1、插入損耗?。ú怀^0.5dB）； 2、性能穩(wěn)定，插拔重復(fù)性好（插拔5000次損耗增量不超過0.2dB）； 3、安裝使用方便； 4、強(qiáng)度高，環(huán)境適應(yīng)性好，壽命長(zhǎng)，成本低； 5、有較大的回波損耗（不小于25dB），以防止連接器反射光對(duì)光源的影響。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.4 光纖連接器和光纖耦合器,,,,,,,,,,,由于插入損耗和反射損耗的影響，使用活動(dòng)光纖連接器總損耗要大于永久連接。但是

49、活動(dòng)光纖連接器使用方便，可以隨時(shí)斷開和連接，這是永久連接做不到的。,精密對(duì)接式：利用連接器高精度的幾何設(shè)計(jì)來確保光纖準(zhǔn)確對(duì)接。 透鏡擴(kuò)束式：利用透鏡的準(zhǔn)直與聚焦作用來連接兩根光纖。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.4 光纖連接器和光纖耦合器,,,,,,,,,,,ST型連接器,BC型連接器,透鏡擴(kuò)束式連接器,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.4 光纖連接器和光纖耦合器,,,,,,,,,,,光纖耦合器是一種無源器件，其主要功能是實(shí)現(xiàn)將光信號(hào)由一路向多

50、路傳送或者將M路光信號(hào)先合并再像N路分配傳播。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.5 其他光通信器件,,,,,,,,,,,光濾波器是一種波長(zhǎng)選擇器件。在波分復(fù)用系統(tǒng)中，每個(gè)接收機(jī)就是靠光濾波器來選擇所需的信道。光濾波器有固定波長(zhǎng)濾波器和可調(diào)諧濾波器兩種。固定波長(zhǎng)濾波器利用的是平行薄膜干涉，和增透膜增反膜的原理類似，它只能允許一種波長(zhǎng)的光信號(hào)通過。可調(diào)諧濾波器可以調(diào)整允許光信號(hào)通過的波段，常見的可調(diào)諧光濾波器有光纖法布里-帕羅濾波器和馬赫-澤德干涉濾波器。,5.4 光通信器件,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

51、,,,,,,,,,,,,,,,,,5.4.5 其他光通信器件,,,,,,,,,,,光隔離器是一種只允許光單方向通過的期間。由于激光器、光放大器等器件對(duì)于來自連接器、熔接點(diǎn)等地方的反射光很敏感，反射光容易造成這些器件的性能惡化，因此這些的輸出段經(jīng)常需要配備光隔離器以阻止反射光的影響。,光環(huán)行器實(shí)際上就是一種多輸出端口的光隔離器。它可以使輸入光信號(hào)只能從指定端口輸出。,本章小結(jié),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光纖通信系統(tǒng)是目前世界通信系統(tǒng)的主要模式，本章主要介紹光纖通信系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。 首先介紹光纖的基本原理和背景知識(shí)，然后分別從幾何光學(xué)以及波動(dòng)光學(xué)的角度詳細(xì)闡述使用光纖傳播光信號(hào)的原理，并且進(jìn)一步討論光纖參數(shù)的知識(shí)，尤其是關(guān)于光纖中損耗和色散的分析、計(jì)算、測(cè)量、補(bǔ)償以及應(yīng)用的相關(guān)問題。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步詳細(xì)介紹光纖通信系統(tǒng)的工作原理和相關(guān)規(guī)范，常見光通信器件的原理、特性以及它們?cè)诠饫w通信系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。,