《光纤通信原理》课件.ppt

*************************************光纤连接技术熔接熔接是将两根光纤端面通过加热熔融实现永久性连接的技术。主要优点是损耗小（通常0.1dB）、回波损耗高（60dB）、机械强度好、长期稳定性优异。熔接步骤：光纤预处理（剥除保护层和清洁）切割（确保平整的端面）对准（核心对准或包层对准）放电熔融拉伸测试和保护套管加热机械连接机械连接通过精密机械结构将光纤对准并固定，实现可拆卸连接。主要优点是操作简便、无需电源、可快速完成，适合现场应用。机械连接的主要类型：光纤连接器：标准化接口，如FC、SC、LC等机械接续子：现场快速连接工具，如弹簧夹固定型光适配器：用于连接同类型连接器的适配装置机械连接损耗通常为0.2-0.5dB，回波损耗约为20-40dB，可以通过使用匹配凝胶改善性能。光纤连接器光纤连接器是光通信系统中用于可拆卸连接的关键元件。不同类型的连接器有各自的特点和应用场景。FC连接器采用螺纹锁紧机制，抗振动性能好，多用于测试设备和电信设备；SC连接器使用推拉式插拔，操作简便，常用于数据通信和电信设备；LC连接器体积小，密度高，是数据中心和高密度应用的首选。连接器的性能主要由插入损耗（通常0.3dB）和回波损耗（通常45dB）表征。端面处理方式（平面、球面、角度研磨）对性能影响很大。APC（角度研磨）连接器可提供更高的回波损耗（65dB），适用于对反射敏感的应用。MPO/MTP连接器支持多纤并行连接（12-72纤），在高密度数据中心中广泛应用。光纤损耗测量插入损耗法插入损耗是光纤连接处功率损失的主要指标，通常用分贝(dB)表示。测量方法：切断法：先测量没有待测光纤时的参考功率P?，再测量插入待测光纤后的功率P?，插入损耗为10log(P?/P?)替代法：先用标准光纤测量参考功率，再替换为待测光纤OTDR法：使用光时域反射仪直接测量光纤的连接损耗回波损耗法回波损耗衡量连接处反射回来的光功率，对系统性能特别是激光器稳定性有重要影响。测量方法：光功率计法：使用方向耦合器分离反射光，测量其功率OTDR法：通过反射峰高度计算回波损耗光回波损耗仪：专用设备，可直接读取回波损耗值良好的连接应具有高回波损耗(45dB)，尤其是在高功率系统和相干通信系统中更为重要。在实际测量中，需要注意环境因素、仪器校准和连接器清洁等问题，以确保测量结果的准确性。标准化的测试程序(如IEC61300系列标准)提供了规范的测量方法和验收标准。光纤色散测量时域法时域法通过测量不同波长光脉冲的传输时间差来确定色散。主要方法：差分相移法：测量已调制光信号在不同波长下的相位差脉冲延迟法：测量不同波长脉冲的到达时间差干涉法：利用干涉仪测量群延迟优点是直观，缺点是需要较长的光纤样品和高精度定时设备。频域法频域法在频域分析色散特性，通常具有更高的测量精度。主要方法：调制相移法：测量调制信号在不同波长下的相移射频扫频法：分析调制信号频率响应干涉相移法：利用干涉仪和相位分析技术优点是精度高，可测量较短的光纤样品，缺点是设备复杂，数据处理要求高。色散是限制光纤传输距离和速率的关键因素，准确测量色散参数对系统设计至关重要。色散测量结果通常表示为色散参数D（单位为ps/nm·km），表示单位长度、单位波长变化引起的脉冲展宽。除了色散值，色散斜率也是重要参数，特别是在宽带WDM系统中。现代测量设备能够提供全波长范围的色散曲线，帮助工程师优化系统设计和色散补偿策略。第七章：光纤通信系统系统架构光纤通信系统由发射端、传输线路和接收端三大部分组成。系统架构设计需综合考虑传输距离、容量、成本和可靠性等多方面因素。关键技术现代光通信系统涉及多种先进技术，包括高速电子电路、光电集成、数字信号处理、编码与调制、光放大及色散管理等。性能评估系统性能通过各种指标评估，包括比特误码率、信噪比、功率预算、色散预算等。这些指标直接影响系统的传输质量和可靠性。应用场景从长途骨干网到家庭接入网，从海底光缆到数据中心互连，光通信系统在不同应用场景下有不同的设计重点和优化目标。光纤通信系统的基本构成光发射机将电信号转换为光信号并发送到光纤中光纤线路传输光信号的媒介，包括光缆和连接器中继放大对长距离传输的信号进行放大或再生光接收机将光信号转换回电信号并进行处理完整的光纤通信系统是一个复杂的集成体，涵盖了光电子学、通信理论、信号处理和网络技术等多个领域。系统设计需要平衡各种技术参数，如带宽、距离、成本和可靠性等，以满足特定应用的需求。随着技术的发展，现代光通信系统已经从最初的简单点