光纖傳輸

百科解釋

     簡介

   光纖，不僅可用來傳輸模擬信號和數(shù)字信號，而且不滿足視頻傳輸?shù)男枨蟆Ｆ鋽?shù)據傳輸率能達幾千Mbps。如果在不使用中繼器的情況下，傳輸范圍能達到6-8km。綜觀近年來國內外配線系統(tǒng)的發(fā)展，我們可看出這樣三個階段：1、雙絞線階段。在這個階段語音同大規(guī)模數(shù)據通信不能混用也適應這樣的數(shù)據通信。2、同軸電纜 +雙絞線階段。它能滿足用戶的大量數(shù)據傳輸和視頻的需求，但需要更多的接入設備，造價相對提高許多，且不易今后的擴展需求。3、光纖階段。即我們所說的最終階段，在此時，各相應附屬設備更完善，數(shù)據處理能力更強，擴展性更好。近年來發(fā)展也特別快，接入設備價格目前有所調整，可以說這是一步到位的綜合通信階段。分析光纖中光的傳輸，可以用兩種理論：射線光學（即幾何光學）理論和波動光學理論。射線光學理論是用光射線去代替光能量傳輸路線的方法，這種理論對于光波長遠遠小于光波到尺寸的多模光纖是容易得到簡單而直觀的分析結果的，但對于復雜問題，射線光學只能給出比較粗糙的概念。
　　波動光學是把光纖中的光作為經典電磁場來處理，因此，光場必須服從麥克斯韋方程組及全部邊界條件。從波動方程和電磁場的邊界條件出發(fā)，可以得到全面、正確的解析或數(shù)字結果，給出波導中容許的場結構形式（即模式）
　　光纖通信技術應用迅速增長，自1977年光纖系統(tǒng)首次商用安裝以來，電話公司就開始使用光纖鏈路替代舊的銅線系統(tǒng)。今天的許多電話公司，在他們的系統(tǒng)中全面使用光纖作為干線結構和作為城市電話系統(tǒng)之間的長距離連接。提供商已開始用光纖／銅軸混合線路進行試驗。這種混合線路允許在領域之間集成光纖和同軸電纜，這種被稱為節(jié)點的位置，提供將光脈沖轉換為電信號的光接收機，然后信號再經過同軸電纜被傳送到各個家庭。近年來，作為一種通信信號傳輸?shù)那‘斒侄�，光纖穩(wěn)步替代銅線是顯而易見的，這些光纜在本地電話系統(tǒng)之間跨越很長的距離并為許多網絡系統(tǒng)提供干線連接。
　　
   使用情況

   光纖是一種采用玻璃作為波導，以光的形式將信息從一端傳送到另一端的技術。今天的低損耗玻璃光纖相對于早期發(fā)展的傳輸介質，幾乎不受帶寬限制并具有獨一無二的優(yōu)勢，點到點的光學傳輸系統(tǒng)由三個基本部分構成：產生光信號的光發(fā)送機、攜帶光信號的光纜和接收光信號的光接收機。
　　1、光纖傳輸材料：
　　綜合布線系統(tǒng)中使用的光纖為玻璃多模850nm波長的LED，傳輸率為100M/bps，有效范圍約20Km.其纖芯和包層由兩種光學性能不同的介質構成。內部的介質對光的折射率比環(huán)繞它的介質的折射率高。由物理學可知，在兩種介質的界面上，當光從折射率高的一側射入折射率高的一側時，只要入射角度大于一個臨界值，就會發(fā)生反射現(xiàn)象，能量將不受損失。這時包在外圍的覆蓋層就象不透明的物質一樣，防止了光線在穿插過程中從表面逸出。只有那些初始入射角偏小的光線才有折射發(fā)生，并且在很短距離內就被外層物質吸收干凈。
　　目前生產的光纖，無論是玻璃介質還是塑料介質，都可傳輸全部可見光和部分紅外光譜。用光纖做的光纜有多種結構形式。短距離用的光纜主要有兩種，一種層結構光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲，外束有若干根光纖，外面在加一層塑料護套；另一種是高密度光纜，它有多層絲帶疊合而成，每一層絲帶上平行敷設了一排光纖。
　　用光纖做的光纜有多種結構形式。短距離用的光纜主要有兩種，一種層結構光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲，外束有若干根光纖，外面在加一層塑料護套；另一種是高密度光纜，它有多層絲帶疊合而成，每一層絲帶上平行敷設了一排光纖。
　　2、光纖傳輸過程：
　　由發(fā)光二極管LED或注入型激光二極管ILD發(fā)出光信號沿光媒體傳播，在
　　另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號。對光載波的調制為移
　　幅鍵控法，又稱亮度調制（IntensityModulation）。典型的做法是在給定的頻率下，以光的出現(xiàn)和消失來表示兩個二進制數(shù)字。發(fā)光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號都可以用這種方法調制，PIN和ILD檢波器直接響應亮度調制。
　　功率放大──將光放大器置于光發(fā)送端之前，以提高入纖的光功率。使整個
　　線路系統(tǒng)的光功率得到提高。在線中繼放大──建筑群較大或樓間距離較遠時，可起中繼放大作用，提高光功率。前置放大──在接收端的光電檢測器之后將微信號進行放大，以提高接收能力。
　　3、光纖傳輸特性：
　　光纜不易分支，因為傳輸?shù)氖枪庑盘�，所以一般用于點到點的連接。光
　　的總線拓撲結構的實驗性多點系統(tǒng)已經建成，但是價格還太貴。原則上，由
　　光纖功率損失小、衰減少，有較大的帶寬潛力，因此，一般光纖能夠支持的
　　接頭數(shù)比雙絞線或同軸電纜多得多。目前低價可靠的發(fā)送器為0.85um波長
　　發(fā)光二極管LED，能支持100Mbps的傳輸率和1.5～2KM范圍內的局域網。
　　激光二極管的發(fā)送器成本較高，且不能滿足百萬小時壽命的要求。運行在0.85um波長的發(fā)光二極管檢波器PIN也是低價的接收器。雪崩光二極管
　　的信號增益比PIN大，但要用20～50V的電源，而PIN檢波器只需用5V電源。如果要達到更遠距離和更高速率，則可用1.3um波長的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)衰減很小，但要比0.85um波長系統(tǒng)貴源。另外,與之配套的光纖連接器也很重要，要求每個連接器的連接損耗低于25dB，易于安裝，價格較低。光纖的芯子和孔徑愈大，從發(fā)光二極管LED接收的光愈多，其性能就愈好。芯子直徑為100um，包層直徑為140um 的光纖，可提供相當好的性能。其接收的光能比62.5/125um光纖的多4dB，比50/125um光纖多8.5dB。運行在0.8um波長的光纖衰減為6dB/Km，運行在1.3um波長的光纖衰減為4dB/Km。0.8um的光纖頻寬為150MHz/Km，1.3um的光纖頻寬為500MHz/Km。
　　綜合布線系統(tǒng)中，主干線使用光纖做為傳輸介質是十分合適的，而且是必要的。
　　目前采用一種光波波分復用技術WDM（WAVELENGTH DIVISION MULTI-PLEXING），可以在一條線路上復用、發(fā)送、傳輸多個位，一般按一個字節(jié)八位并行傳輸，對每個位流使用不同的波長，所以它所需的支持電路可在低速率下運行。WDM的光纖鏈路適合于字節(jié)寬度的設備接口，是一種新的數(shù)據傳輸系統(tǒng)。
　　4、光纖傳輸?shù)奶攸c優(yōu)勢及傳輸原理
　　光纜傳輸?shù)膶崿F(xiàn)與發(fā)展形成了它的幾個優(yōu)點。相對于銅線每秒1.54MHZ的速率

通信詞典解釋