光纤通信技术原理

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由于光纤通信技术是现在人们应用最广泛的通信技术,下面我们一起来看看光纤通信技术原理。

    光纤通信技术

    光纤通信原理—简介

    光纤通信(Fiber-opticcommunication),也作光纤通讯。光纤通信是以光作为信息载体,以光纤作为传输媒介的通信方式,首先将电信号转换成光信号,再透过光纤将光信号进行传递,属于有线通信的一种。光经过调变后便能携带资讯。自1980年代起,光纤通讯系统对于电信工业产生了革命性,同时也在数位时代里扮演非常重要的角色。光纤通信传输容量大,保密性好等优点。光纤通信现在已经成为当今最主要的有线通信方式。

    光纤通信原理—组成部分

    最基本的光纤通信系统由光发信机、光收信机、光纤线路、中继器以及无源器件组成。其中光发信机负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号,光纤线路负责传输信号,而光收信机负责接收光信号,并从中提取信息,然后转变成电信号,最后得到对应的话音、图象、数据等信息。

    (1)光发信机----由光源、驱动器和调制器组成,实现电/光转换的光端机。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制,成为已调光波,然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

    (2)光收信机----由光检测器和光放大器组成,实现光/电转换的光端机。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号,经光检测器转变为电信号,然后,再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平,送到接收端的电端汲去。

    (3)光纤线路----其功能是将发信端发出的已调光信号,经过光纤或光缆的远距离传输后,耦合到收信端的光检测器上去,完成传送信息任务。

    (4)中继器----由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个:一个是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减;另一个是对波形失真的脉冲近行政性。

    (5)无源器件----包括光纤连接器、耦合器等,完成光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合。

    光纤通信原理

    光纤通信的原理就是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤经过光的全反射原理传送;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。

    光通信正是利用了全反射原理,当光的注入角满足一定的条件时,光便能在光纤内形成全反射,从而达到长距离传输的目的。光纤的导光特性基于光射线在纤芯和包层界面上的全反射,使光线限制在纤芯中传输。光纤中有两种光线,即子午光线和斜射光线,子午光线是位于子午面上的光光线,而斜射光线是不经过光纤轴线传输的光线。

    阶跃型光纤,纤芯折射率为n1,包层的折射率为n2,且n1>n2,空气折射率为n0。在光纤内传输的子午光线,简称内光线,遇到纤芯与包层的分界面的入射角大于θc时,才能保证光线在纤芯内产生多次反射,使光线沿光纤传输。然而,内光线的入射角大小又取决于从空气中入射的光线进入纤芯中所产生折射角θ2,因此,空气和纤芯界面上入射光的入射角θi就限定了光能否在光纤中以全反射形式传输,与内光线入射角的临界角θc相对应,光纤入射光的入射角θi有一个最大值θmax。

    当光线以θi>θmax入射到纤芯端面上时,内光线将以小于θc的入射角投射到纤芯和包层界面上。这样的光线在包层中折射角小于(原创版权www.isoyu.com)90度,该光线将射入包层,很快就会露出光纤。

    当光线以θi<θmax入射到纤芯端面上时,入射光线在光纤内将以大于的θc入射角投射到纤芯和包层界面上。这样的光线在包层中折射角大于90度,该光线将在纤芯和包层界面产生多次反射,使光线沿光纤传输。

    光纤通信与以往的电气通信相比,主要区别在于有很多优点:它传输频带宽、通信容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻,原料为石英,节省金属材料,有利于资源合理使用;绝缘、抗电磁干扰性能强;还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点,可在特殊环境或军事上使用。

    光纤通信的应用领域是很广泛的,主要用于市话中继线,光纤通信的优点在这里可以充分发挥,逐步取代电缆,得到广泛应用。还用于长途干线通信过去主要靠电缆、微波、卫星通信,现以逐步使用光纤通信并形成了占全球优势的比特传输方法;用于全球通信网、各国的公共电信网(如我国的国家一级干线、各省二级干线和县以下的支线);它还用于高质量彩色的电视传输、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、城镇有线电视网、共用天线(CATV)系统,用于光纤局域网和其他如在飞机内、飞船内、舰艇内、矿井下、电力部门、军事及有腐蚀和有辐射等中使用。