【冶金精品文檔】光纖通信-wenkub
2023-02-10 09:00:23 本頁面
【正文】 線理論及光纖傳光分析 1．光的射線理論 （ 1）直線傳播定律 光線在均勻介質(zhì)中總是沿直線傳播的，其傳播速度為 v = c/n c是真空中光速 ， n是均勻介質(zhì)折射率 。 （ 5）按有無鎧裝分類 簡式光纜：主要用于架空光纜、管道光纜。 2． 光纜類型 （ 1）按敷設(shè)方式分類 可分為架空光纜、管道光纜、直埋光纜、水下光纜（海底光纜）、室內(nèi)光纜等。此外，還有鋁、鋼、鉛等密實的金屬層用來防潮。 （ 2）加強構(gòu)件 在光纜中心或外護層內(nèi)加入鋼絲或玻璃纖維增強塑料，用來增強光纜的拉伸強度。 3．拉絲工藝 拉絲的目的是將已制作好的預(yù)制棒拉成高質(zhì)量的光纖。 光纖制造簡述 通信用光纖大多數(shù)由石英玻璃材料構(gòu)成 。 為了使纖芯能夠遠距離傳光，構(gòu)成光纖的必要條件是 n1＞ n2。 光纖分類 1． 按纖芯和包層材料劃分 可分為石英光纖和塑料光纖 2． 按光纖折射率分布特點劃分 主要分為階躍光纖和漸變光纖 3．按光波模式（即電磁波類型）劃分 可分為多模光纖和單模光纖 。 光纖的制造要經(jīng)歷材料提純 、 熔煉 、 拉絲 、 套塑等具體的工藝步驟 。 4．套塑工藝 套塑的目的是將帶有涂覆層的光纖再套上一層熱塑性材料，進一步增強光纖的強度。 （ 3） 光纜護層 光纜從里到外加入一層或多層圓筒狀護套，用來防止外界各種自然外力和人為外力的破壞。 （ 4）填料 在纜芯與護套之間填充防潮油膠，用來阻止外界水分和潮氣侵入纜芯內(nèi)。 （ 2）按纜芯分類 光纖束光纜：光纖與光纖之間不是固定黏結(jié)在一起的，每根光纖具有一定的位移自由。 鎧裝光纜：主要用于長途干線直埋光纜。 （ 2） 反射定律和折射定律 光線經(jīng)過兩種不同介質(zhì)的交界面時 ， 會發(fā)生偏折 。 斜射光線：若入射光線與光纖軸心線無論在光纖的入射端面上還是在光纖內(nèi)部都不相交，則稱為斜射光線。 （ 2） 在漸變光纖內(nèi) 圖 214 子午光線在漸變光纖內(nèi)的傳播示意圖 （光纖縱剖面圖） 子午光線在漸變光纖內(nèi)傳播的基本特點： ① 光纖纖芯內(nèi)傳光路線是周期性連續(xù)曲線，與光纖軸心線相交，并且傳光路線與光纖軸心線共面。 ③ 光纖端面入射角 ?in越小，則光纖纖芯內(nèi)光線越靠近軸心線傳播?？梢娦鄙涔饩€比子午光線可以有更大的入射角。 ② 上述這些曲線的起點和終點形成一個外圓， 外圓上各點的介質(zhì)折射率都相等，稱為等折射率面。 光纖導(dǎo)波模式的粗糙解 (射線分析方法 ) 1．導(dǎo)波形成的兩個必要條件 （ 1）全反射條件 （ 2）等相面條件 ABCD 相位變化量 A′D′ 相位變化量 = 2?? (24) 2．等相面條件的化簡 (24)式 化簡為 4akn1cos?1 + 2?0 = 2?? （ ? = 0, 1, 2, … ） (26) 稱為導(dǎo)波特征方程。 （ 2） ?越高，則纖芯內(nèi)入射角 ?1越小，或光纖端面入射角 ?in越大。 臨界狀態(tài)時 ，則 ， Vc稱為歸一化截 止頻率。 （ 2） TM0n（ n = 1, 2, 3, … ）模式，稱為橫磁波。 （ 4） HEmn（ m = 1, 2, 3, … ； n = 1, 2, 3, … ） 模式 ， 稱為混合波 。 （ 2）滿足 0＜ V≤，僅含基模，稱為單模光纖；反之，滿足 V＞ ，則含有基模和其他模式，稱為多模光纖。 （ 6）理論算得光纖傳導(dǎo)模的總數(shù) N 為 階躍多模光纖 N ≈ V 2/2 漸變多模光纖 N ≈ V 2/4 標(biāo)量模又稱為線性偏振模 由于通常光纖 (n1–n2)/n1≤，故可將光纖內(nèi)傳播的光線近似看成是與光纖軸心線平行的。0s i n 2s i n / co sNA n n nNA NA???? ? ? ? ???階躍光纖的斜射光線比子午光線可以有較大的入射角 （ 2） 漸變光纖數(shù)值孔徑 220 ( ) 1 2 139。 數(shù)值孔徑越大 ， 則光纖與光源或和其他光纖的耦合就越容易 。 （ dB/km） (229a) 衰減特性 1．定義 （ 1）衰減常數(shù) 光在光纖中傳播時光功率的衰減，稱為光纖損耗。 （ 2） 長波長窗口 （ 近紅外窗口 ） 波長范圍是 ～ ?m及 ～ ?m，通常使 用 ?m及 ?m。 （ 1） 理論截止波長 ?ct 1 m a xc t m a xc2 2anV????其中 Vc ≡ (2 31) 光纖的單模工作條件為 ?≥?ct 光纖的多模工作條件為 ?＜ ?ct （ 2） 2 m長涂覆光纖實測截止波長 ?c （ 3） 22 m長光纜實測截止波長 ?cc （ 4） 一個中繼段光纜的有效截止波長 ?ce 以上四種截止波長的關(guān)系是 ?ct＞ ?c＞ ?cc＞ ?ce (232) 3． 確定截止波長的目的 是為了確實保證光纖中的單模傳輸 ?？傊?，單模工作條件是 ?≥?ct＞ ?c＞ ?cc＞ ?ce (233) 帶寬與色散 1．光纖帶寬的概念 光纖的頻帶特性與光纖的長度有關(guān)系，常用“帶寬 2． 影響帶寬的原因 （ 1）模間色散 ① 定義 同一波長光信號的不同模式成分之
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