三网合一光交箱测量的详细技术规范由全部标准(例如ITU-T,即原CCITTG650)或国家标准确定光纤是光纤通信的传输媒质,决定光纤通信的性能。本章深入介绍了光纤的物理结构、类型和光纤的传输原理;分析了光纤的损耗和色散特性;给出了光纤的标准和应用;并介绍了在实际光纤通信工程应用中所使用的光缆结构以及光纤特性的测量方法。光纤(OpticalFiber)是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤芯的折射率比包层稍高,损耗比包层更低,光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传输提供反射面和光隔离,并起一定的机械保护作用。实用光纤主要有三种基本类型:阶跃型多模光纤(SIF)、渐变型多模光纤(GIF)和单模光纤(SMF)。
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三网合一光交箱产品介绍
光纤的传输原理主要用几何光学法和波动理论来描述。几何光学法比较直观,它可给出光束在光纤传输中的空间和时间分布,并导出数值孔径和时间延迟的概念,还可解释渐变型多模光纤中的自聚焦现象。波动理论的出发点是对麦克斯韦方程组所导出的波动方程进行求解,进而确定光纤传输模式的电磁场分布和传输性质光纤会对经过其中传输的光信号产生损耗和色散。光纤的色散一般包括模式色散、材料色散和波导色散。色散使输出的脉冲展宽,限制光信号的带宽。光纤的损耗包括吸收损耗和散射损耗,散射损耗是光纤的固有损耗,决定光纤损耗的低理论较限。光纤通信的波长窗口是由实用光纤的损耗谱决定的。光缆一般由缆芯和护套两部分组成,有时在护套外面加有铠装。
三网合一光交箱结构
缆芯通常包括被覆光纤(或称芯线)和加强件两部分。光缆特性包括拉力特性、压力特性、弯曲特性和温度特性。光纤的特性测量法分为损耗测量、色散测量、带宽测量和截止波长测量,这些测量法对于光纤通信系统的开通和研发有重要的用途。3.3.3光隔离器与光环行器耦合器和其他大多数光无源器件的输入端和输出端是可以互换的,称之为互易器件。然而在许多实际光通信系统中通常也需要非互易器件。隔离器就是一种非互易器件,其主要作用是只允许光波往一个方向上传输,阻止光波往其他方向特别是反方向传输。隔离器主要用在激光器或光放大器的后面,以避免反射光返回到该器件致使器件性能变坏。插入损耗和隔离度是隔离器的两个主要参数,对正向入射光的插入损耗其值越小越好,对反向反射光的隔离度其值越大越好。
三网合一光交箱特点
目前插入损耗的典型值约为1dB,隔离度的典型值的大致单模光纤中传输的光的偏振态(SOP,StaofPolarization)是在垂直于光传输方向的平面上电场矢量的方向。在任何时刻,电场矢量都可以分解为两个正交分量,这两个正交分量分别称为水平模和垂直模。这里假设入射光只是垂直偏振soP①①隔离器入射光光,较好个偏振器的透振方向也在方向与光传播方向无关。法拉第旋转器后面跟着的是第二个偏振器,这个偏振器的透振方向在45方向上,因此经过法拉第旋转器旋转45°后的光能够顺利地通过第二个偏振器,也就是说光信号从左到右通过这些器件(即正方向传输)是没有损耗的(插入损耗除外)。另方面,假定在右边存在某种反射(比如接头的反射),反射光的偏振态也在45°方向上,当反射光通过法拉第旋转器时再继续旋转45°,此时就变成了水平偏振光。
三网合一光交箱作用
水平偏振光不能通过左面偏振器(较好个偏振器),于是就达到隔离效果。然而在实际应用中,入射光的偏振态(偏振方向)是任意的,并且随时间变化,因此必须要求隔离器的工作与入射光的偏振态无关,于是隔离器的结构就变复杂了。一种小型的与入射光的偏振态无关的隔离器结构如图3.35所示。具有任意偏振态的入射光首先通过个空间分离偏振器(SWP,SpatialWalk-offpolarizer)。这个SWP的作用是将入射光分解为两个正交偏振分量,让垂直分量直线通过,水平分量偏折通过。两个分量都要通过法拉第旋转器,其偏振态都要旋转45°。法拉第旋转器后面跟随的是一块半波片通信用光器件是构成光纤通信系统的重要元器件。本章主要介绍了有源和无源两类光器件的工作原理和主要特性。
有源光器件主要包括光源,光检测器和光放大器。光源是光发射机的关键器件,其功能是把电信号转换为光信号。目前光纤通信广泛使用的光源主要有半导体激光器(LD)、分布式反馈激光器(DFB)和发光二较管(LED)。半导体激光器是向半导体PN结注入电流,实现粒子数反转分布,产生受激辐射,实现光放大,再利用谐振腔的正反馈而产生激光振荡的。它的结构多种多样,而基本结构是双异质结(DH)平面条形结构,并由三层不同类型半导体材料构成,不同材料的物质决定不同的发射波长。发光二较管(LED)的工作原理与激光器(LD)有所不同,LED发射的是自发辐射光。它的结构与LD相似,大多采用双异质结结构,不同的是,LED不需要光谐振腔,没有阈值。
光源的主要特性有:发射波长光谱特性、光束的空间分布、输出光功率、入纤功率、频率特性、温度特性等。实际中,LED通常和多模光纤结合,用于1.3gm(或0.85pm)波长的小容量短距离系统。而LD通常和G.652或G.653单模光纤耦合,用于1.3m或1.55pm的大容量长距离系统。光检测器是光的关键器件,它的功能是把光信号转换为电信号,是由半导体PN结的光电效应实现的。为了提高响应速度,出现了改进型PN结光电二较管的结构,如PIN光电二较管。为了提高检测增益,又出现了雪崩光电二较管(APD)。APD用于要求光灵敏度较高的场合,采用APD有利于延长系统的传输距离。IngaAs-PIN用于波长为1.3pm和1.55μm的系统,性能非常稳定。
无源器件也是光纤通信系统中不可缺少的。无源器件主要包括连接器、耦合器、波分复用器、外调制器、光开关和隔离器等。连接器是实现光纤与光纤之间可拆卸(活动)连接的器件,主要用于光纤线路与光发射机输出或光输入之间,或光纤线路或与其他光无源器件之间的连接。接头是实现光纤与光纤之间的较好性(固定)连接,主要用于光纤线路的构成,通常在工程现场实施。光耦合器的功能是把一个输入的光信号分配给多个输出,或把多个输入的光信号复合成一个输出。根据功能和用途可分为T形耦合器,星形耦合器,定向耦合器,波分复用器/解复用器。光隔离器是一种非互易器件,其主要作用是只允许光波往一个方向上传输,阻止光波往其他方向特别是反方向传输。
而环行器除了有多第5章光检测器和光从噪声产生的过程可以看出,这种噪声是顽固地依附在信号上的,用增加发射光功率,或采用低噪声放大器都不能减少它的影响。因而,它限制了光的灵敏度指标(这个指标的准确定义将在后面介绍)。即使单位时间内接收的平均光子数是恒定的,PD产生的光生电流也是一种随机电流,它围绕着一个平均值起伏,这种无规律的起伏就是PD的散粒噪声。它包括雪崩倍增噪声暗电流及漏电流噪声等。雪崩倍增噪声是APD的光电倍增作用引入的噪声;暗电流噪声是当没有光照射时,光检测器仍有电流输出,这就是暗电流。又因为各种激励条件是随机的,暗电流亦是随机浮动的暗电流噪声产生的根源;漏电流噪声是由于器件表面物理特性不完善所形成的。
3)负载电阻的热噪声热噪声是在有限温度下,导电媒质内自由电子和振动离子间由热相互作用引起的一种随机脉动,一个电阻中的这种随机脉冲,即使没有外加电压也表现为一种电流波动。在光中,前端负载电阻中产生的这种电流波动将叠加到光检测器产生的光电流中背景噪声即是输入光信号的热噪声,它是近似与频率无关的一种白噪声。背景噪声一般不大,可以忽略。4)光的放大器噪声在强度调制系统的光中,把光信号变为电信号之后,还要经过一系列电的放大等电路系统。在这些电路中,电阻将引入热噪声,晶体管亦将引入噪声,尤其是前置放大器晶体管引入的噪声影响更为严重。在一个多级放大器中,每一级放大器都可能引入附加的噪声,在每一级放大器里噪声和信号都将同样地被放大。
