[共享]光纖傳輸原理簡(jiǎn)介

EADTECH · 發(fā)表于 2010-4-19 13:23:00

光
纖傳輸利用原理是當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)的角度變化到一定程度時(shí)，光就不能再射入另一個(gè)介質(zhì)中了，這就稱之為光的全反射現(xiàn)象。

      簡(jiǎn)單的光纖可以就是一根玻璃絲，根據(jù)不同要求，它可以做得非常細(xì)，一般從幾微米到幾百微米。通常很多光纖都會(huì)在表面加（涂）上一層別的物質(zhì)，叫包層或涂敷層。這一層物質(zhì)可以作為光疏媒質(zhì)起折射作用，有的還可以增強(qiáng)光纖的柔軟性使其可以隨意彎曲。沒有涂敷層的光纖就叫裸纖。

      裸纖也可以傳播光信號(hào) （這時(shí)光纖和空氣就成了兩種不的介質(zhì)）。根據(jù)不同需要，人們?cè)诓ＡЩ蚴⒅锌梢约尤肫渌瘜W(xué)元素，可以利用多種復(fù)雜工藝使細(xì)細(xì)光纖的內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

      因此，光纖的品種也是很多的，有的可以同時(shí)傳送上千種不同波型的光波，有的則只能通過單一波型的光線。光纖的制作過程比較精細(xì)，通常叫做拉絲。光纖通信中用到的光纜是由數(shù)十到數(shù)百根這樣的光纖集成的，其中每根光纖都可承擔(dān)起巨大的通訊量。

光所以能在光纖中傳輸，主要是纖芯和包層的共同作用。根據(jù)光折射道理，光纖的纖芯和它外面的包層肯定是兩種密度不同的物質(zhì)，而且纖芯的密度應(yīng)該大于包層。這樣，只要一個(gè)光線射入的角度合適，那么這束光線就會(huì)在光纖內(nèi)部不停地進(jìn)行全反射而傳向另一端。

實(shí)際應(yīng)用中的光纖，只要不是過分彎曲，進(jìn)入光纖的光都會(huì)在光纖內(nèi)來回反射，曲折向前傳播，但也會(huì)有部分光滲入到包層并在其內(nèi)傳播。光在光纖中傳播時(shí)也會(huì)激發(fā)出一定的電磁波模式，這種模式同光纖的粗細(xì)有關(guān)，芯徑太細(xì)難以形成確定的傳輸模式，芯徑太粗則使傳輸模式增多，使色散嚴(yán)重，固而光纖的纖芯不能太粗也不能太細(xì)，一般為傳輸波長(zhǎng)的幾倍至幾十倍。

按照光纖中容許傳輸?shù)碾姶挪Ｊ降牟煌�，可以把光纖分為單模光纖和多模光纖。單模光纖指只能傳輸一種電磁波模式，多模光纖指可以傳輸多個(gè)電磁波模式，實(shí)際上單模光纖和多模光纖之分，也就是纖芯的直徑之分。單模光纖細(xì)，多模光纖粗。在有線電視網(wǎng)絡(luò)中使用的光纖全是單模光纖，其傳播特性好，帶寬可達(dá)10GHZ，可以在一根光纖中傳輸60套PAL—D電視節(jié)目。

了解了光纖傳輸光線的原理，那么它又是如何將各種文字、圖像、聲音傳播的呢?

      原來，利用電子技術(shù)，人們可以將文字、圖像、聲音等信息轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，使它們統(tǒng)統(tǒng)變成由“1”和“0”組成的數(shù)字串，這就是我們現(xiàn)在常說的“數(shù)字技術(shù)”。在數(shù)字技術(shù)里，1和0就表示電路的開和閉，運(yùn)用到光電技術(shù)里，它們可以實(shí)現(xiàn)有光和無光兩種狀態(tài)。于是，人們通過光端機(jī)（向光纖中輸入光信號(hào)的設(shè)備）向光纖發(fā)出一連串明暗不同的光信號(hào)，光纖的另一端接收到這些光信號(hào)后，再通過專門的設(shè)備把它還原成數(shù)字信號(hào)，最后再由電視、收音機(jī)、計(jì)算機(jī)等將數(shù)字信號(hào)還原成文字、圖像、聲音等。

   光纖通信有著無比的優(yōu)越性，首先是它的容量大得驚人，一根細(xì)細(xì)的光纖可以同時(shí)傳輸數(shù)萬人甚至上億路電話，可以傳輸數(shù)千套電視節(jié)目，這是其他傳輸手段無法比擬的。其次，光纖傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，它不受外界電磁場(chǎng)的干擾，也不怕潮濕、不怕腐蝕、無污染、保密性強(qiáng)等。光纖傳輸信號(hào)的損耗也小，只有電纜的十分之一。一般同軸電纜，每隔1.5公里就要設(shè)一個(gè)中繼站以彌補(bǔ)信號(hào)的衰減；而光纖通信的中繼站，距離可超出10公里。

   另外，光纖的原料就是我們熟悉的沙子（石英），地球上多的是而且非常便宜。幾克石英就能制出一公里長(zhǎng)的光纖。因而用光纖代替普通金屬導(dǎo)線可以節(jié)約大量寶貴的有色金屬銅和鉛。光纖的重量很輕，8根光纖做成的光纜，每公里僅重約60公斤，而同樣數(shù)量的普通電纜則有4噸重。