【文章內(nèi)容簡介】 為 n1 θ2 θ1 θ3 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 光在光纖中傳播的條件 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 高折射率 (纖芯 ) 低折射率 (包層 ) 光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷? 圖 A 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 光在光纖中傳播的條件 現(xiàn)代的生產(chǎn)工藝可以制造出超低損耗的光纖，即做到光線在纖芯中傳輸數(shù)公里而基本上沒有什么衰耗。這一點也是光纖通信等到飛速發(fā)展的最關(guān)鍵因素。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 光在光纖中傳播的條件 ＊ （ 3）入射光滿足一定的模式 是不是當 θ1大于臨界角，產(chǎn)生全內(nèi)反射，在臨界角和 90176。 之間任意角度的光線都可以在纖芯中傳播？答案的否定的。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 光在光纖中傳播的條件 ＊（ 3）入射光滿足一定的模式 根據(jù)光的傳輸特性，經(jīng)過復雜的數(shù)學運算，可以得出：只有 干涉模式 為相長干涉的光才能在纖芯中傳播，干涉模式為相消模式的光在纖芯中由于相互消弱而迅速衰減。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 光在光纖中傳播的條件 ＊（ 3）入射光滿足一定的模式 那么，怎樣才能讓以不同角度入射的光產(chǎn)生相長模式的干涉呢？ 入射光的相位差等于 2π的整數(shù)倍： 即： φΔ=m2π， m=0， 1， 2….（ m稱模數(shù)）； 可以長產(chǎn)生穩(wěn)定的相長干涉。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 光在光纖中傳播的條件 ＊（ 3）入射光滿足一定的模式 調(diào)整入射角可控制相位差。小入射角對應大的 m值，大的入射角對應小的 m值；大 m值對應的光稱為高階模光， m值越大光進入包層越深，傳輸越慢；小的 m值對應的光稱為低階模光， m值越小光進入包層越淺，傳輸越快； m=0為最低階模式，這種基模稱為單模。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 光在光纖中傳播的條件 ＊（ 3）入射光滿足一定的模式 調(diào)整入射角可控制相位差。小入射角對應大的 m值，大的入射角對應小的 m值；大 m值對應的光稱為高階模光， m值越大光進入包層越深，傳輸越慢；小的 m值對應的光稱為低階模光， m值越小光進入包層越淺，傳輸越快； m=0為最低階模式，這種基模稱為單模。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 單模光纖和多模光纖 圖 A中只畫了一條光線。實際上，只要是入射光的入射角大于某一個臨界角，就可以產(chǎn)生全反射，因此可以存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸，這種光纖就稱為多模光纖。光脈沖在多模光纖中傳輸時會逐漸展寬，造成失真，因此多模光纖只適合于近距離的傳輸。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 單模光纖和多模光纖 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 輸入脈沖 輸出脈沖 多模光纖 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 單模光纖和多模光纖 若纖芯的直徑減小到光的一個波長（ 810μm），則光纖就可使光線在纖芯中沿直線一直向前傳播，而不會產(chǎn)生多次反射，這樣的光纖稱為單模光纖。單模光纖制造成本較高，使用昂貴的半導體激光器作光源，但衰減更小，可傳輸數(shù)十公里而不必采用中繼器。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 單模光纖和多模光纖 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 輸入脈沖 輸出脈沖 單模光纖 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光在光纖中的傳播 單模光纖和多模光纖的比較 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 比較項目 單模光纖 多模光纖 傳輸距離 長 短 數(shù)據(jù)傳輸率 高 低 光源 激光二極管 發(fā)光二極管 信號衰減 小 大 端接 較難 較易 造價 高 低 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－優(yōu)點 （ 1）傳輸頻帶極寬，容量極大 。頻寬可達 25000到30000GHz；光纜的數(shù)據(jù)傳輸速率可達 2Gbps以上，理論值可達 50000Gbps。一根頭發(fā)絲一樣的光纖傳輸信息的能力比普通銅線高出 25萬倍；一條由 32根光纖組成不到 50萬部電話和 5000個電視節(jié)目；一套 32卷的 《 大不列顛百科全書 》 用普通網(wǎng)絡傳輸需 13個小時，而通過以光纖為骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡僅需 。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－優(yōu)點 （ 2）傳輸距離長，衰減小 。多模光纖單段可以傳輸 2km；單模光纖可以傳輸幾十公里甚上百公里而不用中繼器。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－優(yōu)點 （ 3）抗雷電和電磁干撓性能好 。 數(shù)據(jù)在光纖中以光信號而不是電信號傳播，所以不受外界電磁場的干擾， 這在有大電流脈沖干撓的環(huán)境下尤為重要。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－優(yōu)點 （ 4）無串音干撓，保密性好 。因光纖中傳輸?shù)氖枪庑盘柖皇请娦盘?，所以沒有電磁輻射，也不易被竊聽和截取數(shù)據(jù)。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－優(yōu)點 （ 5）體積小，重量輕 。 1000米長的 1000對雙絞線電纜約重 8000kg，而同樣長度但容量大得多的一對兩芯光纜僅重 100kg。鋪設 1000公里的同軸電纜大約需要 500噸銅，改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，幾乎是取之不盡的。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－優(yōu)點 （ 6）誤碼率低 。一般誤碼率小于 109。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－優(yōu)點 （ 7） 原材料豐富 。石英玻璃、合成玻璃以及塑料均可能用來制造光纖。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－缺點 （ 1）連接和分枝困難 。一是需要專用設備（光纖熔接機）、熔接環(huán)境要求高； 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－缺點 （ 2）光纖的制造工藝和技術(shù)要求高 。我國的光纖的制造技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。如武漢長飛、峰火等。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 5）光纖的特點－缺點 （ 3）光纖網(wǎng)絡要配備的光電轉(zhuǎn)換設備 ，一是技術(shù)要求高，二是成本高。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 6）光纖的分類 （ 1）按模式 光纖最常用的是按模式將光纖分為單模光纖和多模光纖 。 一般常用的有： （單模） ； （多模） ； 加外還有： 50μm/125μm（多模）； 100μm/140μm（多模）； 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 6）光纖的分類 （ 2）按工作波長 光纖按工作波長可將光纖分為850nm、 1310nm以及 1550nm光纖 。 一般多模光纖工作在 850nm，單模光纖工作在1310nm和 1550nm。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 7）光纖的制造工藝 為讓大家更進一步了解光纖，現(xiàn)對光纖的制造過程進行簡單的講解。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 7）光纖的制造工藝 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 原料制備 原料提純 氣相沉積芯棒 +外包 拉絲 強度篩選 合格光纖 純度分析 質(zhì)量控制 性能測量 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 7）光纖的制造工藝 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 原料： SiO4， GeO4， C2F6， O2等 MCVD， OVD， VAD， PCVD工藝 芯棒 第一步制造芯棒 第二步制作預制棒 套管法、粉末法、等離子噴涂法 預制棒 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 8）光纖產(chǎn)品的認知 光纖（室內(nèi)、室外）； 光纖跳線； 尾纖： 光纖接頭（ ST、 FC、 SC、 LC）； 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 光纖（ Optical Fiber） 8）光纖產(chǎn)品的認知 單模光纖 (Singlemode Fiber)： 一般光纖跳線用黃色表示，接頭和保護套為藍色；傳輸距離較長。 多模光纖 (Multimode Fiber)： 一般光纖跳線用橙色表示，也有的用灰色表示，接頭和保護套用米色或者黑色；傳輸距離較短。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì)（自由空間）屬于非導向媒體，應用于無線通信。主要用于導向媒體鋪設不便的特殊地理環(huán)境，如高山、島嶼、移動通信等，或作為地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的的備份和補充。 無線通信主要有三種 ： 短波通信 ； 微波通信 ； 其他通信 。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì) 小知識： 根據(jù)大氣的電磁特性，還可以將大氣劃分為中性層、電離層和磁層。中性層是指地面到 60千米高度，這里大氣各成分多處于中性，即非電離狀態(tài)；在 60千米～ 500千米的大氣層稱為電離層。 500千米以上的稱為磁層。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì) 無線電波可分為短波和微波。短波信號頻率較低，傳輸時通信質(zhì)量較差。計算機網(wǎng)絡中使用的無線介質(zhì)主要是微波。微波是一種頻率很高的電磁波。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì) 1） 短波通信 即常說的 無線電通信，主要靠電離層的反射 （或地面到電離層的多次反射）。由于其 傳輸距離遠 ，也很容易穿過建筑物 ， 全方向傳播 （發(fā)射裝置和接收裝置不必精確對準），所以被廣泛地應用于通信。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì) 1） 短波通信 但電離層的不穩(wěn)定所產(chǎn)生的衰落現(xiàn)象和電離層所產(chǎn)生的 多徑效應 ，使得短波信道的通信質(zhì)量較差。因此，當必須使用短波無線電臺傳送數(shù)據(jù)時，一般都是低速傳輸，如幾十至幾百比特，最高為幾千比特 /秒，主要應用于無線電廣播。 第四章 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡設備 第一節(jié) 網(wǎng)絡傳輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì) 2） 微波通信 微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍為 300MHz300GHz（波長 1m到 10cm），但主要是使用 240GHz的頻率范圍。微波在空間