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光纖的原理以及特點

發布時間:2019-07-23

關于光:光是一種電磁波,可見光部分波長范圍是:390~760nm(納米)。大于760nm部分是紅外光,小于390nm部分是紫外光。光纖中的應用有三種:850nm,1310nm1550nm


因為光在不同物質中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質射向另一種物質時,在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且,折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時,折射光會消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。


而光纖傳輸原理,就是“光的全反射


不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的(即不同的物質有不同的光折射率),相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。利用光纖進行的通信叫光纖通訊,而光纖通訊就是基于以上原理而形成的。


在光纖通信中首先是光發送機把電信號轉變為光信號,并用耦合技術把光信號最大限度地注入到光纖中,而光纖作為信道傳輸光信號,作為光在發送機和接收機之間的傳輸路徑。光接收機再把光信號轉換為電信號。


光纖傳輸理論分為模式理論和光線理論。把光作為電磁波來處理,研究電磁波在光纖中的傳輸規律,得到光纖中的傳播模式、場結構、傳輸常數及截止條件。


光纖的特點

如今,光纖已成為我們日常生活中不可缺少的,作為寬帶接入一種主流的方式,有著頻帶寬,通信容量大、損耗低,中繼距離長、保真度高、抗干擾能力以及適應能力強、體積小重量輕、原材料來源廣、價格低廉等的優點。


1、傳輸頻帶寬,通信容量大

由信息理論可知,載波頻率越高,通信容量越大。而目前使用的光波頻率比微波頻率高10000~100000倍,所以通信容量可增加約10000100000倍。例如,光纖可容納上百MHz的電視通道,傳輸的信息量可達每秒幾十億位,比目前的電話線多幾萬倍,潛力巨大,基本上可以滿足目前和將來數據傳輸、視頻傳輸等對帶寬的要求。


2、損耗低,中繼距離長

目前使用的光纖多為SiO2(石英)系光纖,主要靠提高玻璃纖維的純度來減小其損耗。由于目前制成的SiO2玻璃介質的純度極高,所以光纖的損耗極低。在1.55μm光波長附近損耗最低,可低至0.2dB/km,已接近理論極限值。由于光纖的損耗低,因此中繼距離可以很長,在通信線路中可以減少中繼器的數量,降低成本并提高通信質量。

此外,光纖傳輸損耗還有兩個特點:

一是在全部有線電視頻道內具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引入均衡器進行均衡;

二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔心因環境溫度變化而造成干線電平的波動。


3、抗干擾能力強

因為光纖的基本成分是石英,只傳光,不導電,不受電磁場的作用,在其中傳輸的光信號不受電磁場的影響,故光纖傳輸對電磁干擾、工業干擾有很強的抵御能力。也正因為如此,在光纖中傳輸的信號不易被竊聽,因而利于保密。


4、體積小,重量輕,易彎曲

光纖直徑只有0.1mm左右,制成光纜后,直徑比電纜細,重量也輕,可以節省安裝空間,且可彎曲性好,運輸及敷設比較容易。


5、性能資源豐富

光纖具有耐高低溫能力強、抗拉強度高、抗化學腐蝕、傳輸穩定性好、可靠性高等優點,適合在氣候和安裝環境惡劣的場合應用。


6、成本不斷下降

由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富,隨著技術的進步,成本還會進一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價格會越來越高。顯然,今后光纖傳輸將占絕對優勢,成為建立全省、以至全國有線電視網的最主要傳輸手段。