在日常生活中,由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多,光纤被用作长距离的信息传递。

1.光纤是什么

 

光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。

 

微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。通常,光纤的一端的发射装置使用发光二极管(light emitting diode,LED)或一束激光将光脉冲传送至光纤,光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

 

(图片来源于互联网)

 

2.光纤的结构和传输原理

 

光纤的结构:光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成。内层为光内芯,直径在几微米至几十微米,外层的直径0.1~0.2mm。一般内芯玻璃的折射率比外层玻璃大1%。根据光的折射和全反射原理,当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时,光线透不过界面,全部反射。

 

光纤的传输原理是“光的全反射”。

 

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3.光纤的作用和功能

 

光纤的作用:利用光导纤维可进行光纤通信。激光的方向性强、频率高,是进行光纤通信的理想光源。光纤通信与电波通信相比,光纤通信能提供更多的通信通路,可满足大容量通信系统的需要。

 

光纤的功能:在实际使用时,常把千百根光导纤维组合在一起并加以增强处理,制成像电缆一样的光缆,这样既提高了光导纤维的强度,又大大增加了通信容量。

 

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4.光纤分类及特点

 

光纤的分类:

1、材料角度,按照制造光纤所用的材料分类,有石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。

2、传输模式,按光在光纤中的传输模式可分为:单模光纤多模光纤

3、最佳传输窗口,按最佳传输频率窗口分:常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

 

光纤的特点:

1、频带宽:频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高,可以传输信号的频带宽度就越大。

2、损耗低:在同轴电缆组成的系统中,最好的电缆在传输800MHz信号时,每公里的损耗都在40dB以上。相比之下,光导纤维的损耗则要小得多,传输1.31um的光,每公里损耗在0.35dB以下若传输1.55um的光,每公里损耗更小,可达0.2dB以下。

3、重量轻:因为光纤非常细,单模光纤芯线直径一般为4um~10um,外径也只有125um,加上防水层、加强筋、护套等,用4~48根光纤组成的光缆直径还不到13mm,比标准同轴电缆的直径47mm要小得多,加上光纤是玻璃纤维,比重小,使它具有直径小、重量轻的特点,安装十分方便。

4、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。

5、保真度高:因为光纤传输一般不需要中继放大,不会因为放大引入新的非线性失真。只要激光器的线性好,就可高保真地传输电视信号。实际测试表明,好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交调指标cM也在60dB以上,远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。

 

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