[共享]光纖傳輸原理簡介

EADTECH · 發(fā)表于 2010-4-19 13:23:00

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

      簡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，一般從幾微米到幾百微米。通常很多光纖都會在表面加（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（這時光纖和空氣就成了兩種不的介質(zhì)）。根據(jù)不同需要，人們在玻璃或石英中可以加入其他化學元素，可以利用多種復雜工藝使細細光纖的內(nèi)部具有復雜的結構。

      因此，光纖的品種也是很多的，有的可以同時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，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)，而且纖芯的密度應該大于包層。這樣，只要一個光線射入的角度合適，那么這束光線就會在光纖內(nèi)部不停地進行全反射而傳向另一端。

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

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電磁波模式，實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，多模光纖粗。在有線電視網(wǎng)絡中使用的光纖全是單模光纖，其傳播特性好，帶寬可達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，人們可以將文字、圖像、聲音等信息轉換成電子信號，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”。在數(shù)字技術里，1和0就表示電路的開和閉，運用到光電技術里，它們可以實現(xiàn)有光和無光兩種狀態(tài)。于是，人們通過光端機（向光纖中輸入光信號的設備）向光纖發(fā)出一連串明暗不同的光信號，光纖的另一端接收到這些光信號后，再通過專門的設備把它還原成數(shù)字信號，最后再由電視、收音機、計算機等將數(shù)字信號還原成文字、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，一根細細的光纖可以同時傳輸數(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�，它不受外界電磁場的干擾，也不怕潮濕、不怕腐蝕、無污染、保密性強等。光纖傳輸信號的損耗也小，只有電纜的十分之一。一般同軸電纜，每隔1.5公里就要設一個中繼站以彌補信號的衰減；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的光纖。因而用光纖代替普通金屬導線可以節(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。