1光纤通信技术应用基础学习情境一PPT课件 (V2)工信版.ppt
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1、YCF1光纤通信技术应用基础学习情境一PPT课件(V2)工信版欢迎你进入光纤通信技术应用基础学习领域课程的学习!同学们:光纤通信技术应用基础光纤通信技术应用基础课程前言 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,传授光纤通信技术应用基础的内容,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!”提炼典型工作任务任务一 光纤通信基本知识认知 任务二 光纤性能和导光原理认知 任务三 光缆识别 任务四 常
2、见光缆线路设施基本认知 任务五 光缆线路基础维护 任务六 光时域反射仪的使用和后向散射信号曲线分析 任务七 光缆线路工程施工过程认知 任务八 2M同轴电缆接头的制作 任务九 DDF、ODF结构和用途认知 任务十 光纤连接器认知和使用 任务十一 光电收发器的认知和使用 任务十二 小型光端机安装 任务十三 光端机性能测试 任务十四 光端机基本维护 任务十五 PDH和SDH基本原理认知 任务十六 设备运行情况检查和例行维护 任务十七 常见机房设备简单告警的处理 学习指南 本学习领域课程的全套资料包括:任务书、教师指定的教材、学习工作页、学习资料单、评价表单、技术报告单、PPT课件、课程标准、精选案例
3、、设备图片、动画库、视频录像、设备技术手册等教学资源。如果你能合理有效利用上述教学资源,相信你将会取得良好的学习效果。课程学习参考资源课程学习情境 光纤光缆认知 情境1 光缆线路维护与施工基础 电路调度与光纤连接 小型光端机安装、使用与基本维护 SDH基本原理和设备日常维护 情境2情境3情境4情境5情境一:光纤光缆认知 通过学习和实践,学生能够具有光缆线路的基本知识。情境导入 图片新闻 本报渭南讯昨日下午1时左右,一辆拉运石子的自卸车在310国道华县柳枝镇梁堡村十字突然失控,接连撞断几根电杆后冲入路边麦田,司机当场死亡。事故造成电信、联通公司数条光缆线路中断,上万用户通信因此受到影响。情境1教
4、学目标学完本学习情境1,你应:E能了解光纤通信系统的基本构成,熟悉光纤通信的特点和系统分类 ;E掌握光纤的结构和分类,并具有光纤的制作标准的基本知识;E初步具有光缆的分类知识,能够根据光纤标识辨别各类光缆;知识学习储备知识学习准备u 光纤结构与导光原理u 光纤通信系统基础知识u 光缆类型及其应用场景情境1学习任务分解学习任务分解学习任务1:光纤通信基本知识认知 学习任务2:光纤性能和导光原理认知 学习任务3:光缆识别 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
5、传送信息。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。光纤通信发明家光纤通信发明家高锟高锟(左左)1998年在英国接受年在英国接受IEE授予的奖章授予的奖章 1970年,年,光纤光纤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2.5
6、dB/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。1970 年,光纤通信用年,光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(A
7、T&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。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个实用光纤通信系统的现场试验一个实用光纤通信系统的现场试验。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。光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段:第一阶段(19661976年),这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段(19761986
8、年),这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段(19861996年),这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。光纤通信整体发展时间表光纤通信整体发展时间表1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 100000 10000 1000 100 10 1 0.1 0.8m多模1.3m单模1.55m直接检测光孤子光放大器1.55m相干检测系统性能(Gb/sKm)FTTA、FTTB、FTTH构成当前的光纤接入网络,最终将实现光纤到户和光纤到桌面,如图1.1所示图1.1光纤接入网络光波波谱光
9、波是电磁波,其波长在微米级、频率为10131014Hz数量级。一般无线电磁波可用做广播电台、电视、移动通信的信号传输,光波也可以,而且是大容量、高速度、数字化和综合业务的通信传输,所不同的是一般无线电磁波通过空气传输,而通信用光波是通过光纤(OpticFiber)来实现传输的,是一种有线传输。如图1.2所示为光波在电磁波波谱中的位置,可见光的波长在0.390.76m之间,包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,混合而成白光,其中红光的波长最长。图1.2光波在电磁波波谱中的位置图比红光波长更长的光波,即波长大于0.76m,是不可见的红外线,在0.7615m之间的光波称为近红外线,在1525m之间的光波称
10、为中红外线,在25300m之间的光波称为远红外线。比紫光波长更短的光波称为不可见的紫外线,紫外线的波长范围为0.390.006m,紫外线、可见光和红外线统称光波。光纤通信系统的基本构成 所谓光纤通信,就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。数字光纤通信系统由光发射机、光纤和光接收机组成。光纤通信过程:光发射机将已调制的光波送入光纤,经光纤传送至光接收机。光信号经过光纤传输到达接收端,首先经光电二极管(PIN)或雪崩光电二极管(APD)检波变为电脉冲,然后经放大、均衡、判断等适当处理,恢复为送入发送端时的电信号,再送至接收电端机。它与一般通信过程所不同的有两点:一是传输光信号;二是利用
11、光纤作为媒介传输手段。光发射机中,对电信号有两种光调制方法:一种是在光源如激光器上调制,产生随电信号变化的光信号,此种方法为直接调制;另一种是外调制,利用电光晶体调制器在光源外部调制,调制速率高。所有的调制速率可达1020Gb/s,远远低于光纤的传输带宽(20000Gb/s)。图1.3基本光纤通信系统组成框图光纤通信的光纤通信的优点优点 1.频带宽、通信容量大 2.损耗低,传输距离远 3.信号串扰小,保密性能好 4.抗电磁干扰,传输质量佳 5.尺寸小、质量轻,便于敷设和运输 6.材料来源丰富,环境适应性强光纤通信的光纤通信的缺点缺点(1)光纤性质脆,需要涂覆加以保护。此外,为了能承受一定的敷设
12、张力,在光纤结构上需要多加考虑。(2)在切断和连接光纤时,需要高精度技术和仪表器具。(3)光路的分路、耦合不方便。(4)光纤不能输送中继器所需要的电能。(5)弯曲半径不宜太小。光纤通信系统的分类:1.按传输光波长划分 2.按调制信号形式划分 3.按传输信号的调制方式划分 4.按光纤传导模式数量划分 5.其他划分类别特点相干光通信系统光接收灵敏度高,光频率选择性好,设备复杂光波分复用通信系统一根光纤中传输多个单/双向波长,超大容量,经济效益好光频分复用通信系统可大大增加复用光信道,各信道间干扰小,实现技术复杂光时分复用通信系统可实现超高速传输,技术先进全光通信系统传输过程无光电变换,具有光交换功
13、能,通信质量高副载波复用光纤通信系统数模混传,频带宽,成本低,对光源线性度要求高光孤子通信系统传输速率高,中继距离长,设计复杂量子光纤通信系统量子信息论在光通信中的应用表1.1其他类型的光纤通信系统情境1学习任务分解学习任务分解学习任务1:光纤通信基本知识认知 学习任务2:光纤性能和导光原理认知 学习任务3:光缆识别 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,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
14、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。2a图2.1.1 光纤结构示意图n n1n n2 纤芯 包层 涂覆层 只有纤芯和包层的光纤,就是光纤接续时剥除涂覆层后的裸光纤。它的强度较差,尤其是柔软性差,为达到实际使用的要求,在光纤制造过程中,在裸纤从高温炉拉出后2s内立即进行涂覆,经过涂覆后的光纤才能用来制造光缆,满足通信传输的要求,通常所说的光纤就是指这种涂覆光纤。如图1.5所示为使用最广泛的两种套塑光纤的结构。如图1.5(a)所示为紧套光纤,预涂覆层、缓冲层、二次涂覆层(尼龙或聚乙烯等塑料套管)等与包层紧
15、密地结合在一起,光纤在套管内不能自由活动,常见的如尾纤;如图1.5(b)所示为松套光纤,就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管,光纤可以在套管中自由活动,松套光纤的制造工艺简单,其衰耗特性、温度特性与机械性能也比紧套光纤好,因此被大量采用。图1.5套塑光纤的结构光纤的分类:1.按工作波长分类 按工作波长可分为紫外光纤、可见光光纤、近红外光纤、红外光纤(波段分别为0.85m、1.3m、1.55m、1.625m)。通信中常用的为红外光纤,具体分类和使用参见表1.2。分类短波长光纤长波长光纤波段/m0.80.91.31.551.625使用范围短距离,单信道单信道,长距离PDHSDH、长距离、WDMD
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