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光纤的原理以及特点
作者:佛山藤友通信科技有限公司 来源:佛山藤友通信科技有限公司   发布时间:2019-05-27 查看次数:

关于光:光是一种电磁波,可见光部分波长范围是:390~760nm(纳米)。大于760nm部分是红外光,小于390nm部分是紫外光。光纤中的应用有三种:850nm,1310nm,1550nm。

 

因为光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。

 

而光纤传输原理,就是“光的全反射”。

 

不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。利用光纤进行的通信叫光纤通讯,而光纤通讯就是基于以上原理而形成的。

 

在光纤通信中首先是光发送机把电信号转变为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入到光纤中,而光纤作为信道传输光信号,作为光在发送机和接收机之间的传输路径。光接收机再把光信号转换为电信号。

光纤传输理论分为模式理论和光线理论。把光作为电磁波来处理,研究电磁波在光纤中的传输规律,得到光纤中的传播模式、场结构、传输常数及截止条件。

 

光纤的特点

如今,光纤已成为我们日常生活中不可缺少的,作为宽带接入一种主流的方式,有着频带宽,通信容量大、损耗低,中继距离长、保真度高、抗干扰能力以及适应能力强、体积小重量轻、原材料来源广、价格低廉等的优点。

 

1、传输频带宽,通信容量大

由信息理论可知,载波频率越高,通信容量越大。而目前使用的光波频率比微波频率高10000~100000倍,所以通信容量可增加约10000~100000倍。例如,光纤可容纳上百MHz的电视通道,传输的信息量可达每秒几十亿位,比目前的电话线多几万倍,潜力巨大,基本上可以满足目前和将来数据传输、视频传输等对带宽的要求。

 

2、损耗低,中继距离长

目前使用的光纤多为SiO2(石英)系光纤,主要靠提高玻璃纤维的纯度来减小其损耗。由于目前制成的SiO2玻璃介质的纯度极高,所以光纤的损耗极低。在1.55μm光波长附近损耗最低,可低至0.2dB/km,已接近理论极限值。由于光纤的损耗低,因此中继距离可以很长,在通信线路中可以减少中继器的数量,降低成本并提高通信质量。

此外,光纤传输损耗还有两个特点:

一是在全部有线电视频道内具有相同的损耗,不需要像电缆干线那样必须引入均衡器进行均衡;

二是其损耗几乎不随温度而变,不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

 

3、抗干扰能力强

因为光纤的基本成分是石英,只传光,不导电,不受电磁场的作用,在其中传输的光信号不受电磁场的影响,故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此,在光纤中传输的信号不易被窃听,因而利于保密。

 

4、体积小,重量轻,易弯曲

光纤直径只有0.1mm左右,制成光缆后,直径比电缆细,重量也轻,可以节省安装空间,且可弯曲性好,运输及敷设比较容易。

 

5、性能资源丰富

光纤具有耐高低温能力强、抗拉强度高、抗化学腐蚀、传输稳定性好、可靠性高等优点,适合在气候和安装环境恶劣的场合应用。

 

6、成本不断下降

由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富,随着技术的进步,成本还会进一步降低;而电缆所需的铜原料有限,价格会越来越高。显然,今后光纤传输将占绝对优势,成为建立全省、以至全国有线电视网的最主要传输手段。