5.2数字光纤通信系统（课件）-高二《通信技术》同步教学（劳动版）

学习目标 １． 了解光纤、光缆的有关知识。 ２． 了解光纤通信系统的组成和工作原理。 § ５—２　数字光纤通信系统 光纤的全称为光导纤维，它是一种能够导光的、直径很细的透明玻璃丝，是一种新的传输介质。光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输媒介的通信技术。光纤通信具有频带极宽、通信容量极大、传输损耗小、保密性好、抗电磁干扰、体积小、重量轻等一系列优点。 一、光纤 光纤通信中采用的传输媒介是光纤，光纤与加强元件、外护层等组合而成光缆。光缆根据实际需要采用不同的加工工艺做成，外形和性能也各不相同。 光纤复合架空地线 （ ＯＰＧＷ） 普通光缆 光信号是利用光的全反射原理在光纤中传播的。纤芯的折射率为n１ ，包层的折射率为 n2 ，当 n2 ＜ n１时，光信号以一定的入射角进入光纤，按照光学的全反射原理，光信号在光纤中传播，经过弯曲的路径也不会射出光纤之外。 光信号在光纤中的传播原理 光纤一般以光波的传播模式分类，主要有两类： 多模光纤和单模光纤。 光纤的结构 １． 多模光纤 多模光纤即能承受多个模式的光纤。 ２． 单模光纤 单模光纤即只能传送单一基模的光纤。 裸光纤结构示意图 ａ） 阶跃型多模光纤 （ ＳＩ） ｂ） 渐变型多模光纤 （ ＧＩ） ｃ） 单模光纤 目前，光纤通信所使用的波长范围是在近红外区，即波长为 0.8～ 1.8 μｍ，其中0.8 ～ 0.9 μｍ 称为短波长，1.0 ～ 1.8 μｍ 称为长波长。光纤的工作波长也称光纤的工作窗口。 光纤的工作窗口 二、光缆 １． 光缆的结构 为了使光纤能在工程中实用化，能承受工程中拉伸、侧压和各种外力作用，并具有一定的机械强度以使性能稳定，需将光纤制成不同结构、不同形状和不同种类的光缆。 根据不同的用途和条件，制成的光缆种类很多，但其基本结构是相同的，主要由缆芯、加强构件和护层组成。 （１） 缆芯 缆芯是由光纤芯组成的，可分为单芯型和多芯型两种。单芯型由单根二次涂覆处理后的光纤组成。多芯型由多根经二次涂覆处理后的光纤组成，又可分为带状结构和单位式结构。 １） 紧套结构。如图ａ 所示，在光纤与二次涂覆层之间有一个缓冲层，缓冲层一般采用硅树脂，二次涂覆层采用尼龙。这种光纤的优点是结构简单、使用方便。 ２） 松套结构。如图 ｂ 所示，将一次涂覆后的光纤放在一个管子中，管中充入油膏，形成松套结构。这种光纤的优点是力学性能好、防水性好，便于成缆。 紧套和松套光纤结构示意图 ａ） 紧套光纤　ｂ） 松套光纤 ２． 光缆的种类 光缆的分类方法很多，按光缆的用途不同，可将光缆分为普通光缆和特种光缆； 按光缆的结构不同，可将光缆分为层绞式光缆、单位式光缆、骨架式光缆和带状式光缆等。 光缆的种类 ａ） 层绞式光缆　ｂ） 单位式光缆　ｃ） 骨架式光缆　ｄ） 带状式光缆 ３． 普通光缆型号 （１） 普通光缆型号的组成 普通光缆型号由五个部分组成，各部分均用代号表示，如图所示。 普通光缆的型号 ４． 光纤的连接 （１） 光纤连接的要求 １） 插入损耗要小。一般要求接头的插入损耗小于 0.3dB。 ２） 接头要保证有足够的机械强度。 ３） 密封。用于防水和防潮。 ４） 操作方便。在大多数情况下，光纤的连接在施工现场进行，操作条件比较差，连接头的使用必须简单方便。 （２） 连接类型 １） 永久连接。永久连接是光缆工程中使用最普遍的一种，其特点是光纤一次性连接后不能拆卸。 光纤的熔接是通过加热的方法使已制备好的光纤端面连接在一起。 光纤的熔接 ２） 活动连接。活动连接器是光纤传输系统中光通路的基础部件，是光纤通信系统中必不可少的光无源器件。它能实现光纤通信系统中设备之间、设备与仪表之间、设备与光纤之间以及光纤与光纤之间的活动连接，以便于系统接续、测试与维护。 如图所示是几种常见的光纤活动连接器。 光纤活动连接器的类型 三、光纤通信系统的基本组成 光纤通信系统主要由光发射机、光纤、光接收机三个基本部分组成，如果进行远距离传输，还应在线路中间插入光中继器，如图所示。 光纤通信系统的组成框图 实用光纤通信系统一般都是双向的，因此其系统包含了正反两个方向的基本组成，并且每一端的光发射机和光接收机做在一起，称为光端机。 双向数字光纤通信传输系统组成框图 １． 光源 光源的作用是产生作为光载波的光信号。 ２． 光发射机 光发射机的作用是进行电 ／ 光转换，并将转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。 ３． 光中继器 光中继器大体兼有光发射机和光接收机的功能，它将接收到的光信号转变为电信号，再经过放大处理又去驱动另—个光源产生光信号，然后送往线路继续传输。 ４． 光接收机 光接收机的作用是将光纤传输后的幅度被衰减、波形产生畸变、微弱的光信号转换为电信号，并对电信号进行放大、整形，再生成与发送端相同的电信号，输入到电