情景1-光纤连接及性能测量.ppt

1、石家庄信息工程职业学院欢迎你进入光纤通信学习领域课程的学习！同学们：石家庄信息工程职业学院通信工程系通信技术教研室通信工程系通信技术教研室光纤通信光纤通信石家庄信息工程职业学院课程前言本课程以就业为导向，针对光传输线路与设备维护工作岗位的职业能力设计学习情境。学习情境以维护任务为载体，传授光传输线路与设备维护等内容，采用行动导向的教学方法组织实施教学，在加深理解基础理论知识的同时，通过完成一个一个的工作任务，掌握光传输线路与设备的维护技能。本课程学习的宗旨就是让你“在学习中学会工作，在工作中学会学习！”石家庄信息工程职业学院通信工程系通信技术专业定位通信技术专业定位于通信技术服务通信技术服务。

2、就业面向的工作岗位（群）：通信设备安装和督导工程师：从事通信设备的安装和督导工作。通信设备调测工程师：从事通信设备数据配置和调测工作。通信设备维护工程师：从事通信设备的运行维护工作。通信产品工程师：从事通信设备的市场营销策划工作。专业定位核心岗位石家庄信息工程职业学院课程学习情境光纤连接及性能测量 情境1SDH 设备认识 光传输系统组网光的发射与接收测量SDH 自愈环组建光网络设备安装与维护情境2情境3情境4情境5情境6石家庄信息工程职业学院课程特点课程特点模拟真实工作环境：实训环境、任务分工、任务要求、成绩评定强调职业素质：分工合作、协调配合、安全意识、大局意识、关系处理强调学习主动：老师引

3、导，以学生为主自主完成培养职业能力：查找整理资料的能力，消化吸收资讯的能力，整理、策划方案的能力，写作能力，组织管理能力，动手操作能力石家庄信息工程职业学院教学实施方法教学实施方法课堂讲述和自主实践相结合讲授:掌握课程知识体系实训:巩固课程知识,了解扩充知识,学习技能石家庄信息工程职业学院情境平均成绩情境平均成绩 50%情境1成绩情境2成绩情境3成绩情境4成绩情境5成绩情境6成绩机动成绩机动成绩 20%期末考试成绩期末考试成绩 30%+最终成绩考核机制石家庄信息工程职业学院学习参考文献何一心等编著.光传输网络技术SDH与DWDM.人民邮电出版社.2008吴凤修主编.光纤通信.人民邮电出版社.2

4、009全国通信专业技术人员职业水平考试办公室组编.通信专业实务传输与接入.人民邮电出版社.2008课程学习参考资源石家庄信息工程职业学院学习参考网站http：/http：/http：/www.iec.orghttp：/http：/www.c-http：/课程学习参考资源石家庄信息工程职业学院情境导入图片新闻为提高光纤网络质量，完善网络能力，近日，武汉通信段汉口传输室结合标准化机房整治为契机，开展了光纤集中整治工作。以光衰问题整治为重点，着力解决光纤衰耗问题，为光路打通“任督二脉”。针对线路杂乱、扬灰尘等造成的衰耗问题，利用OTDR光纤测试仪不断排查、整治关键点。对线缆进行全面梳理、清洁工作。截

5、止目前，该传输室共测试光纤210处，用酒精清洗备用光纤设备350处，有效降低了光纤衰耗，提高了网络传输效率。石家庄信息工程职业学院情境导入情境一：光纤连接及性能测量通过学习和实践，学生能够初识和完成典型光缆线路的基本维护任务。石家庄信息工程职业学院情境1教学目标学完本学习情境1，你应：能了解光纤通信的历史和发展；能认识光纤和光缆，知道光纤光缆的基本物理结构；能掌握光纤的分类，理解光纤的色散和损耗。能能掌握常用光纤的基本类型和型号。能够识别光通信器件。能够了解数字光纤通信系统。石家庄信息工程职业学院知识学习储备石家庄信息工程职业学院知识学习准备u光纤通信的发展u光纤与光缆u光通信器件u光纤通信系

6、统基础知识石家庄信息工程职业学院光通信发展历史光通信发展历史 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器。1880年，美国人贝尔(Bell)发明“光电话”。原始形式的光通信:“烽火台”、旗语传送信息。石家庄信息工程职业学院现代光纤通信现代光纤通信 1966年，英英籍籍华华裔裔学学者者高高锟锟(C.K.Kao)和和霍霍克克哈哈姆姆(C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信光纤通信光纤通信的基础。石家庄信息工程职业学院光纤通信发明家光纤通信发明家高锟高锟(左左)1998年

7、在英国接受年在英国接受IEE授予的奖章授予的奖章石家庄信息工程职业学院 1970年，年，光纤损耗光纤损耗研制取得了重大突破研制取得了重大突破 1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。1973 年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。在以后的 13 年中，波长为1.55 m的光纤损耗：1979 年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986 年是0.154 dB/km，接近了光纤最低损耗的理论极限光纤最低损耗的理论极限。石家庄信息工程职业学院 1970 年，光纤通信用年，光

8、纤通信用光源光源取得了实质性的进展取得了实质性的进展 1970年，美国贝尔实验室研制成功室室温温下下连连续续振振荡荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时。1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 m的连续振荡半导体激光器。石家庄信息工程职业学院 实用实用光纤通信系统光纤通信系统的发展的发展 1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世世界界上上第第 一一 个个 实实 用用 光光 纤纤 通通 信信 系系 统统 的的 现

9、现 场场 试试 验验。（45Mbit/s,10km）1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。1988年建成横跨大西洋 TAT-8海底光缆通信系统。1989年建成第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统。石家庄信息工程职业学院从小容量到大容量从短距离到长距离从PDH SDH DWDM在智能光网络（ION）、光分插复用器（OADM）、光交叉连接设备（OXC）等方面也取得巨大进展。石家庄信息工程职业学院 部分电磁波频谱石家庄信息工程职业学院光纤通信的光波波谱光纤通信的光波波谱 1 光波波谱 光波是电磁波，光波范围包括红外线、可见光、紫外线，其波长范围为：300m6103m。可见

10、光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的连续光波组成，其中红光的波长最长，紫光的波长最短。波长再短就是X射线、射线。电磁波波谱图如图1-1所示。石家庄信息工程职业学院1.21.2 光纤通信的光波波谱光纤通信的光波波谱石家庄信息工程职业学院 2光纤通信的光波波谱 光纤通信的波谱在1.671014Hz3.751014Hz之间，即波长在0.8m1.8m之间，属于红外波段，将0.8m0.9m称为短波长，1.0m1.8m称为长波长，2.0m以上称为超长波长。各种单位的换算公式如表1-1所示。表1-1 各种单位的换算公式c3108m/s1MHz（兆赫）106 Hzc/f1GHz（吉赫）109 Hz1m（微

11、米）106m1THz（太赫）1012Hz1nm（纳米）109m1PHz（拍赫）1015 Hz1（埃）1010m石家庄信息工程职业学院光纤通信系统光纤通信系统1.850nm（多模）：50100Mbit/s,10km2.1310nm(单模)：140Mbit/s,2050km3.1310nm(单模)：PDH集群信号，50km4.1550nm(单模)：SDH信号，2.5Gbit/s,80km石家庄信息工程职业学院光纤通信的光纤通信的优点优点 容许频带很宽，传输容量很大容许频带很宽，传输容量很大 损耗很小，损耗很小，中继距离很长且误码率很小中继距离很长且误码率很小 重量轻、重量轻、体积小体积小 抗电磁干

12、扰性能好抗电磁干扰性能好 泄漏小，泄漏小，保密性能好保密性能好 节约金属材料，节约金属材料，有利于资源合理使用有利于资源合理使用石家庄信息工程职业学院 光纤通信的光纤通信的应用应用 通信网通信网 构成因特网的计算机局域网和广域网构成因特网的计算机局域网和广域网 有线电视网的干线和分配网有线电视网的干线和分配网 综合业务光纤接入网综合业务光纤接入网石家庄信息工程职业学院光纤结构光纤结构 光纤结构光纤结构 光光纤纤（Optical Fiber）是是由由中中心心的的纤纤芯芯和和外外围围的的包包层层同同轴轴组组成成的的圆柱形细丝圆柱形细丝。纤纤芯芯的折折射射率率比包包层层稍高，损损耗耗比包包层层更低，

13、光能量主要在纤纤芯芯内传输。包包层层为光的传输提供反反射射面面和光光隔隔离离，并起一定的机机械械保护作用。设纤纤芯芯和包包层层的折折射射率率分别为n1和n2，光能量在光纤中传输的必要条件是n1n2。石家庄信息工程职业学院2a图2.1.1 光纤结构示意图n n1n n2 纤芯 包层 防护层裸光纤石家庄信息工程职业学院光纤的分类：按折射率分 阶跃光纤渐变光纤按传输模式分单模光纤 传输单个模式多模光纤 传输多个模式按传输波长分短波长光纤 0.85微米长波长光纤 1.311.60微米超长波长光纤 2微米以上石家庄信息工程职业学院平面波的反射和折射平面波的反射和折射反射定律：1=1折射定律：n1sin1

14、=n2sin2(折射率n=c/V)全反射：sin1=n2/n1n 2n 1112石家庄信息工程职业学院光纤的分类光纤的分类 1按传输模数分类 按传输模的数量不同，光纤分为多模光纤和单模光纤。传播模式概念：当光在光纤中传播时，如果光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播。如图2-4所示。这些不同的光束称为模式。图2-4 光在阶跃折射率光纤中的传播石家庄信息工程职业学院 （1）多模光纤 当光纤的几何尺寸（主要是芯径d1）远大于光波波长时（约1m），光纤传输的过程中会存在着几十种乃至几百种传输模式，这样的光纤称为多模光纤。（2）单模光纤 当光纤的几何尺寸（主

15、要是芯径d1）较小，与光波长在同一数量级，如芯径d1 在4m10m范围，这时，光纤只允许一种模式（基模）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤称为单模光纤。石家庄信息工程职业学院单模光纤和多模光纤光轨迹图单模光纤和多模光纤光轨迹图石家庄信息工程职业学院图2-7 光在单模光纤中的传播轨迹石家庄信息工程职业学院 2按传输波长分类 光纤可分为短波长光纤和长波长光纤。短波长光纤的波长为0.85m（0.8m0.9m）长波长光纤的波长为1.3m1.6m，主要有1.31m和1.55m两个窗口。石家庄信息工程职业学院2.3.32.3.3光纤的传输特性光纤的传输特性 光纤的传输特性主要是指光纤的损耗特性和

16、色散特性，另有机械特性和温度特性。1光纤的损耗特性 光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，而光功率强度逐渐减弱，光纤对光波产生衰减作用，称为光纤的损耗（或衰减）。光纤的损耗限制了光信号的传播距离。光纤的损耗主要取决于吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗3种损耗。（1）吸收损耗 光纤吸收损耗是制造光纤的材料本身造成的损耗，包括紫外吸收、红外吸收和杂质吸收。石家庄信息工程职业学院2.3.32.3.3光纤的传输特性光纤的传输特性 （2）散射损耗 由于材料的不均匀使光信号向四面八方散射而引起的损耗称为瑞利散射损耗。光纤制造中，结构上的缺陷会引起与波长无关的散射损耗。（3）弯曲损耗 光纤的弯曲会引起辐射损耗。实际中，有两种情况的弯曲：一种是曲率半径比光纤直径大得多的弯曲；一种是微弯曲。决定光纤衰减常数的损耗主要是吸收损耗和散射损耗，弯曲损耗对光纤衰减常数的影响不大。石家庄信息工程职业学院2.3.32.3.3光纤的传输特性光纤的传输特性 （4）衰减系数 光纤的衰减系数是指光在单位长度光纤中传输时的衰耗量，单位一般用dB/km。它是描述光纤损耗的主要参数。在单模光纤中有两个低损耗区域，分别在1 310nm和