【正文】 可以分為普通光纜 、 阻燃光纜和防蟻 、 防鼠光纜等 。 對于采用外周加強(qiáng)元件的光纜結(jié)構(gòu) ， 護(hù)層還需提供足夠的抗拉 、 抗壓 、 抗彎曲等機(jī)械特性方面的能力 。 U表示導(dǎo)模場在纖芯內(nèi)部的橫向分布規(guī)律； W表示導(dǎo)模場在纖芯外部的橫向分布規(guī)律 。 圖2.16幾個低階模的場型(實(shí)線為電力線， 虛線為磁力線，λg=2π/β) ? (2) 要確定光纖中導(dǎo)模的特性 ， 就需要確定參數(shù) U、 W和 β， 只有亥姆霍茲方程的解是不夠的 。 根據(jù)矢量關(guān)系 ，有如下兩個等式 。 其模值分別表示反射波 、 傳遞波與入射波幅度的大小之比； 2Ф 2Ф2是 R和 T的相角 ， 分別表示在介質(zhì)分界面上反射波 、傳遞波比入射波超前的相位 。 單模光纖只能傳輸基模 (最低階模 )，它不存在模間時延差 ， 因此它具有比多模光纖大得多的帶寬 ， 這對于高碼速傳輸是非常重要的 。 光纖的相位一致條件也可以從另外一個角度出發(fā)得到 。 ? 1. 子午射線在階躍型光纖中的傳播 階躍型光纖是由半徑為 a、 折射率為常數(shù) n 1的纖芯和折射率為常數(shù) n2的包層組 成 ， 并且 n1n2， 如圖 。 單模光纖是只能傳輸一種模式的光纖 ，單模光纖只能傳輸基模 (最低階模 )， 不存在模間時延差 ， 具有比多模光纖大得多的帶寬 ， 這對于高碼速傳輸是非常重要的 。 第二章 光纖和光纜 光纖作為光纖通信系統(tǒng)的物理傳輸媒介 ， 有著巨大的優(yōu)越性 。 光接收機(jī)的作用是將光纖送來的光信號還原成原始的電信號 。 ? 4. 對通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好 。 在高錕理論的指導(dǎo)下， 1970年美國的康寧公司拉出了第一根損耗為 20dB/km的光纖。 圖 貝爾電話系統(tǒng) 貝爾光電話和烽火報(bào)警一樣 ， 都是利用大氣作為光通道 ， 光波傳播易受氣候的影響 ， 在大霧天氣 ， 它的可見度距離很短 ，遇到下雨下雪天也有影響 。 ? 2. 損耗低 、 目前 ， 實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖 ， 此類光纖在 區(qū)的損耗可低到 ， 比已知的其他通信線路的損耗都低得多 ， 因此 ， 由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其它介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長得多 。 主要由光發(fā)送機(jī) 、光纖光纜 、 中繼器和光接收機(jī)組成 。 根據(jù)光源的調(diào)制方式 ， 光纖通信系統(tǒng)可以分為直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)和間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng) 。 圖 光纖的折射率分布 光纖的折射率變化可以用折射率沿半徑的分布函數(shù) n(r)來表示 。 光纖的射線理論分析 ? 光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的 ， 其傳播速度為 v=c/n 式中： c＝ 105km/s， 是光在真空中的傳播速度； n是介質(zhì)的折射率 (空氣的折射率為 ， 近似為 1；玻璃的折射率為 )。在射線理論中 ， 通常認(rèn)為一個傳播方向的光線對應(yīng)一種模式 ， 有時也稱之為射線模式 。 ? 多模光纖和單模光纖是由光纖中傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)決定的 ， 判斷一根光纖是不是單模傳輸 ， 除了光纖自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)外 ， 還與光纖中傳輸?shù)墓獠ㄩL有關(guān) 。在折射率為 n的無限大的介質(zhì)中，一工作波長為 λ0的平面波在其中傳播，其波數(shù)為： 式中： k0是真空中的波數(shù) ， ω是光的角頻率 ， μ和 ε分別是介質(zhì)的導(dǎo)磁率和介電常數(shù) ,設(shè)平面波傳播方向的單位矢量為 as，則 k = as ? ? 1. ? (1) 麥克斯韋方程組和邊界條件 ［ 1］ 在均勻光纖中 ， 介質(zhì)材料一般是線性和各向同性的 ， 并且不存在電流和自由電荷 ， 因此在無源區(qū)域 ， 均勻 、 無損 、 簡諧形式的麥克斯韋方程組為： 式中： E為電場強(qiáng)度矢量； D為電位移矢量； H為磁場強(qiáng)度矢量； B為磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量。 這種光纖可以近似地用平面波束分析光的傳播 。 ? ② TE波和 TM 光纖中是否存在 TE波和 TM波 ， 實(shí)際上是看單獨(dú)的 TE波和 TM波是否滿足邊界條件 。一般來說 ， 纜芯結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下基本要求：光纖在纜芯內(nèi)處于最佳位置和狀態(tài) ， 保證光纖傳輸性能穩(wěn)定 ， 在光纜受到一定的拉力 、 側(cè)壓力等外力時 ， 光纖不應(yīng)承受外力影響；其次纜芯內(nèi)的金屬線對也應(yīng)得到妥善安排 ， 并保證其電氣性能；另外纜芯截面應(yīng)盡可能小 ， 以降低成本和敷設(shè)空間 。 ? (3) 束管式結(jié)構(gòu)的光纜近年來得到了較快的發(fā)展 。 ? (2) 光纖的規(guī)格代號是由光纖數(shù)目 、 光纖類別 、 光纖主要尺寸參數(shù) 、 傳輸性能和適用溫度五部分組成 ， 各部分均用代號或數(shù)字表示 。 ? (1) 紫外吸收損耗是由光纖中傳輸?shù)墓庾恿鲗⒐饫w材料中的電子從低能級激發(fā)到高能級時 ， 光子流中的能量將被電子吸收 ，從而引起的損耗 。 ? (2) 光纖結(jié)構(gòu)不完善引起的散射損耗 (波導(dǎo)散射損耗 ) 在光纖制造過程中 ， 由于工藝 、 技術(shù)問題以及一些隨機(jī)因素 ， 可能造成光纖結(jié)構(gòu)上的缺陷 ， 如光纖的纖芯和包層的界面不完整 、 芯徑變化 、 圓度不均勻 、 光纖中殘留氣泡和裂痕等等 。 ? 1. 在階躍型光纖中 ， 傳播最快的和最慢的兩條光線分別是沿軸線方向傳播的光線① 和以臨界角 θc入射的光線 ② ， 如圖 示 。L 式 (325)中： Δλ為光源的譜線寬度，即光功率下降到峰值光功率一半時所對應(yīng)的波長范圍； L是光纖的傳播長度。 ? 光纖的色散和帶寬對通信容量的影響 光纖的色散和帶寬描述的是光纖的同一特性 。 波長色散帶寬定義為： 式中： Δλ是光源的譜線寬度 ， 單位是nm； L是光纖的長度 ， 單位是 km； D(λ)是材料色散和波導(dǎo)色散的色散系數(shù) (即波長色散系數(shù) )， 單位是 ps/(nm ? 成纜對光纖特性的影響 ? 1. 不良的成纜工藝 ， 把光纖制成光纜后 ，會帶來附加損耗 ， 稱之為成纜損耗 。 ， 其特點(diǎn)是在波長 ， 損耗又最小 。 ? (3) V V形槽結(jié)構(gòu)的光纖連接器是將兩個插針放入 V形槽基座中 ， 再用蓋板將插針壓緊 ， 利用對準(zhǔn)原理使纖芯對準(zhǔn) ， (如圖 示 )。 ? (5) 由于實(shí)際使用情況非常復(fù)雜 ， 因而跳線的規(guī)格也多種多樣 。 互換性是指連接器各部件互換時插入損耗的變化 ， 也用 dB表示 。總的模式數(shù)為： M=V2/2 式中： V為歸一化頻率 。 ? 5. 均勻性就是衡量均分器件的 “ 不均勻程度 ” 的參數(shù) 。 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 式中： Pt是某一光路輸出端測到的其他光路信號的功率值； Pin是被檢測光信號的輸入功率值 。 (1) 中心波長 (或通帶 )λ λ2… λn+1 (2) 中心波長工作范圍 Δλ Δλ2 (3) 中心波長對應(yīng)的最小插入損耗 L1 式中： P′1代表波長為 λ1的光束在輸出端的光功率； P01分別代表波長為 λ1的光束在輸入端合路信號中的光功率 。 圖 使用了金屬膜與無源波導(dǎo)相結(jié)合的光開關(guān)結(jié)構(gòu) ? 2. 液晶光開關(guān)是在硅襯底材料上制作出偏振光束分支波導(dǎo) ， 再把每個分支波導(dǎo)交叉點(diǎn)刻蝕成有一定角度的槽 ， 槽內(nèi)裝上折射匹配的液晶 ， 液晶槽下面是電熱器 。 ? 4. 遠(yuǎn)端串?dāng)_是指光開關(guān)的接通端口的輸出光功率與串入另一端口的輸出光功率的比值 。 在圖 ， 半導(dǎo)體內(nèi)部自由運(yùn)動的電子 (簡稱自由電子 )所填充的能帶稱為導(dǎo)帶；價電子所填充的能帶稱為價帶；導(dǎo)帶和價帶之間不允許電子填充 ， 所以稱為禁帶 ，其寬度稱為禁帶寬度 ， 用 Eg表示 ， 單位為電子伏特 (eV)。 ? ? 1. 在熱平衡狀態(tài)下 ， 高能級上的電子數(shù)要少于低能級上電子數(shù) 。 一種增益波導(dǎo)型激光二極管的類型結(jié)構(gòu)如圖 ， 圖中虛線之間的部分為電流流經(jīng)的區(qū)域 。 ? (2) LD LD的工作原理可以歸納如下：當(dāng)給LD外加適當(dāng)?shù)恼螂妷簳r ， 由于有源區(qū)粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布而首先發(fā)生自發(fā)輻射現(xiàn)象 ， 那些傳播方向與諧振腔高反射率界面垂直的自發(fā)輻射光子會在有源層內(nèi)部邊傳播 、 邊發(fā)生受激輻射放大 (其余自發(fā)輻射光子均被衰減掉 )， 直至傳播到高反射率界面又被反射回有源層 ， 再次向另一個方向傳播受激輻射放大 。 ? LD ? 1. LD的 PI LD的 PI特性如圖 。 圖 LD的光譜特性 ? 3. 在對 LD進(jìn)行直接調(diào)制時 ， 激光二極管的輸出功率與調(diào)制信號頻率的關(guān)系為： 式中： P(0)是頻率為 0時 LD輸出的光功率值； fr為 LD的類共振頻率 ， ζ是 LD的阻尼因子 。 模擬調(diào)制方式是指已調(diào)制信號屬于模擬信號 ，這 種 調(diào) 制 方 式 主 要 包 括 強(qiáng) 度 調(diào) 制 ( Intensity Modulation， IM) 方式 、 振幅調(diào)制 ( Amplitude Modulation， AM) 方式 、 雙邊帶抑制載波(Double Sideband/Suppressing Carrier， DSB/SC)調(diào)制方式 、 單邊帶 (Single Sideband， SSB)調(diào)制方式及殘余邊帶 (Vestigial Sideband， VSB)調(diào)制方式 。 在光發(fā)送機(jī)中 ， 光電反饋控制電路應(yīng)用最多 。鳥糞被踩碎后病菌會飛揚(yáng)在室內(nèi)。 人們習(xí)慣上所稱的圓明園，實(shí)際上是由圓明、長春、綺春（后改名“萬春”）三園組成，總面積達(dá) 347公頃。最有名的“觀水法”，是一座西洋噴泉，還有萬花陣迷宮以及西洋樓等，都具有意大利文藝復(fù)興時期的風(fēng)格。聯(lián)軍官兵幾乎每人都掠到數(shù)以萬計(jì)、十萬計(jì)，乃至百萬計(jì)的財(cái)富。正大光明殿建成于1725年 (雍正三年 )內(nèi)檐高懸雍正御書“正大光明”四字匾 正大光明 5/26 西鄰海晏堂，在長春園南北主軸線與西洋樓東西軸線交會處，是最為壯觀的歐式噴泉景觀， 1793年(乾隆五十八年 )英使馬戈?duì)柲?，曾至此處游賞。每年中秋節(jié)皇帝坐在亭子里，宮女們手持黃色蓮花燈從迷宮入口進(jìn)去，誰先到達(dá)亭子，就可以得到賞賜，所以又稱黃花陣。 7/26 線 法亭 位于大水法之東，在圓形土丘上建西式漢白玉八方亭。為壓迫清政府作出更多的讓步，掩蓋焚掠圓明園的罪行，英法聯(lián)軍以報(bào)復(fù)清軍虐殺俘虜為名，在 18日、 19日出動數(shù)千軍隊(duì)，有計(jì)劃地焚燒圓明園。圓明園不僅是一座皇家的大園林，還是一座綜合性的藝術(shù)寶庫 , 一座宏大的博物館。水域面積等于一個頤和園。部分將被人體吸收進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，危害很大。 圖 典型的 APC電路 ? 2. 從前面的內(nèi)容可以知道 ， LD的輸出特性與溫度有著密切的關(guān)系 。 ? 光發(fā)送機(jī)的構(gòu)成及指標(biāo) ? 1. 一般地 ， 光發(fā)送機(jī)主要由光源 、 驅(qū)動電路及輔助電路等構(gòu)成 。 為了降低溫度對 LD的影響 ， 可以采用兩種方法：選擇溫度特性優(yōu)異的新型 LD，或通過一個外加的自動溫度控制電路 ， 使LD的溫度特性能夠滿足系統(tǒng)的要求 。 圖 LD的 PI特性 從 PI特性還可以引出兩個基本參數(shù)：微分量子效率和功率轉(zhuǎn)換效率 。 光源的工作特性 ? LED ? 1. PI LED的 PI特性如圖 。 圖 拱棱波導(dǎo)條形激光二極管 ? (2) 一般地 ， 普通激光二極管只能工作于多縱模狀態(tài) ， 其增益峰值附近的數(shù)個模式攜帶著大部分的輸出光功率 。 有多種方法可以實(shí)現(xiàn)能級之間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài) ， 這些方法包括光激勵方法 、 電激勵方法等 。由于不需要外部激勵 ， 所以該過程稱為自發(fā)輻射 。 ? 6. 消光比是兩個端口處于導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)的插入損耗之差 。 ? ? 1. 插入損耗是指輸入與輸出端口之間光功率的減少 ， 以分貝來表示： 式中： P0為進(jìn)入輸入端的光功率； P1為輸出端接收的光功率 。 ? (5) 偏振相關(guān)損耗是指光信號以不同的偏振狀態(tài)輸入時 (如線偏振 、 圓偏振 、 橢圓偏振等 )， 對應(yīng)輸出端口插入損耗最大變化量 。衍射光柵是利用硅襯底單晶各向異性腐蝕制作的光柵與棱鏡分光相比具有更大優(yōu)勢，常用來制作波分復(fù)用器的主要 ? 2. 圖 分復(fù)用器件 。 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 式中： MIN(Pout) 為最小輸出光功率；MAX(Pout)為最大輸出光功率 。 該值通常以分貝 (dB)表示 ， 數(shù)學(xué)表達(dá)式為 其中： ILi是第