关于光纤通信通信入门技术第1页，共40页，星期日，2025年，2月5日6.1.1光纤通信的发展1880年，美国科学家贝尔发明光电话，标志着光通信的起源。1960年，美国人梅曼发明第一台红宝石激光器。1966年，“光纤之父”——高锟博士首次提出光纤通信的想法，这是光纤通信发展的里程碑。1970年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB/km的光纤，光纤通信从此进入飞速发展。1977年，芝加哥第一条45Mbit/s的商用线路。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s以及速率为100Mbit/s的光纤通信系统的试验。1980年，140Mbit/s光纤通信系统投入商业应用。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。第2页，共40页，星期日，2025年，2月5日6.1.2光纤通信的工作波长光波是电磁波的一种，其波长在微米级，频率为1014Hz～1015Hz数量级。目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区，即波长为0.8~1.8μm。光纤通信使用的三个工作窗口0.85μm、1.31μm、1.55μm。第3页，共40页，星期日，2025年，2月5日6.1.3光纤通信的特点优点（1）传输频带宽，通信容量大（2）传输衰减小，中继距离长（3）抗电磁干扰，传输质量好（4）体积小、重量轻、便于施工（5）原材料丰富，节约有色金属，有利于环保缺点光纤质地脆，机械强度低；光纤的切断和接续需要一定的工具设备和技术，光缆的弯曲半径不能过小等等。第4页，共40页，星期日，2025年，2月5日6.2光纤与光缆6.2.1光纤的结构与分类6.2.2光纤的导光原理6.2.3单模传输条件6.2.4光纤的传输特性6.2.5光缆第5页，共40页，星期日，2025年，2月5日?6.2.1光纤的结构与分类1．光纤的结构纤芯、包层、涂覆层。纤芯位于光纤中心，作用是传输光波。包层位于纤芯外层，作用是将光波限制在纤芯中，同时还起到一定的机械保护作用。n1n2第6页，共40页，星期日，2025年，2月5日由于石英玻璃质地脆、易断裂，为保护光纤不受损害，提高抗拉度，一般需要在裸光纤外面指经过两次涂覆。裸光纤：由纤芯和包层组成。光纤芯线：经过涂敷的裸光纤。第7页，共40页，星期日，2025年，2月5日设纤芯和包层的折射率分别为n1和n2，光在光纤中传输的必要条件是n1＞n2。相对折射指数差（Δ）当n１与n２的差别极小时，这种光纤称为弱导波光纤。第8页，共40页，星期日，2025年，2月5日2．光纤的分类（1）按照光纤的制造材料分类按照光纤的制造材料的不同，光纤可分为玻璃（石英）光纤和塑料光纤。（2）按照光纤的传输模式分类根据光纤传输模式的数量，光纤可分为多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF）。（3）按照光纤的折射率分布分类按照光纤剖面折射率分布的不同，光纤可分为突变型光纤（SIF）和渐变型光纤（GIF）。第9页，共40页，星期日，2025年，2月5日第10页，共40页，星期日，2025年，2月5日阶跃型光纤（SIF）纤芯折射率呈均匀分布。渐变型光纤（GIF）纤芯折射率呈非均匀分布，在轴心处最大，而在光纤横截面内沿半径方向逐渐减小，在纤芯与包层的界面上降至包层折射率n2。W型光纤（双包层光纤）在纤芯与包层之间设有一折射率低于包层的缓冲层，使包层折射率介于纤芯和缓冲层之间。第11页，共40页，星期日，2025年，2月5日6.2.2光纤的导光原理分析光纤的导光原理，一般可采用两种方法：一种是波动理论法，另一是射线法。波动理论法是根据电磁场理论，分析其传输特性。光可用一条表示光的传播方向的几何线来表示，这条几何线就称为光射线。用光射线来研究光波传输特性的方法，称为射线法。第12页，共40页，星期日，2025年，2月5日1．光的反射和折射当光射线射到两种介质交界面时，将发生反射和折射。n1＞n2n1n2θ1θ2θ3入射折射反射第13页，共40页，星期日，2025年，2月5日光的全反射当光从光密物质（折射率大的物质）入射进光疏物质（折射率小的物质）时。当入射角大于临界角。第14页，共40页，星期日，2025年，2月5日光线在阶跃型光纤中的传播示意图结论：1、阶跃型光纤就是利用光波的全反射原理2、光波在纤芯中以“之”字形向前传播。2．阶跃型光纤的传输原理第15页，共40页，星期日，2025年，2月5日数值孔