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光纤传输
阅读:6780时间:2011-04-08 10:26:14

  光纤传输,即以光线为介质进行传输。光纤,不仅可用来传输模拟信号和数字信号,而且可以满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。如果在不使用中继器的情况下,传输范围能达到6-8km。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点,所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。

材料

  综合布线系统中使用的光纤为玻璃多模850nm波长的LED,传输率为100M/bps,有效范围约20Km.其纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成。内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。由物理学可知,在两种介质的界面上,当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时,只要入射角度大于一个临界值,就会发生反射现象,能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样,防止了光线在穿插过程中从表面逸出。只有那些初始入射角偏小的光线才有折射发生,并且在很短距离内就被外层物质吸收干净。

  目前生产的光纤,无论是玻璃介质还是塑料介质,都可传输全部可见光和部分红外光谱。用光纤做的光缆有多种结构形式。短距离用的光缆主要有两种,一种层结构光缆是在中心加钢丝或尼龙丝,外束有若干根光纤,外面在加一层塑料护套;另一种是高密度光缆,它有多层丝带叠合而成,每一层丝带上平行敷设了一排光纤

特点及传输原理

  光缆传输的实现与发展形成了它的几个优点。相对于铜线每秒1.54MHZ的速率光纤网络的运行速率达到了每秒2.5GB。从带宽看,很大的优势是:光纤具有较大的信息容量,这意味着能够使用尺寸很小的电缆,将来就不用更新或增强传输光缆中信号。光纤电缆对诸如无线电、电机或其他相邻电缆的电磁噪声具有较大的阻抗,使其免于受电噪声的干扰。从长远维护角度来看,光缆最终的维护成本会非常低。光纤使用光脉冲沿光线路传输信息,以替代使用电脉冲沿电缆传输信息。在系统的一端是发射机,是信息到光纤线路的起始点。发射机接收到的已编码电子脉冲信息来自于铜线电缆,然后将信息处理并转换成等效的编码光脉冲。使用发光二极管或注入式激光器产生光脉冲,同时采用透镜,将光脉冲集中到光纤介质,使光脉冲沿线路在光纤介质中传输。由内部全反射原理可知,光脉冲很容易眼光纤线路运动,光纤内部全反射原理说明了当入射角超过临界值时,光就不能从玻璃中溢出;相反,光纤会反射回玻璃内。应用这一原理制作光纤的多芯电缆,使得与光脉冲形式沿光线路传输信息成为可能。光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点,所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素,决定了传输信号所需中继的距离,光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点,光纤的频带可达到1.0GHz以上,一般图像的带宽只有8MHz,一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余,在传输语音、控制信号或接点信号方面更为优势t光纤传输中的载波是光波,光波是频率极高的电磁波,远远比电波通讯中所使用的频率高,所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质,不导电,不会因断路、雷击等原因产生火花,因此安全性强,在易燃,易爆等场合特别适用。

特性

  光缆不易分支,因为传输的是光信号,所以一般用于点到点的连接。光纤的总线拓扑结构的实验性多点系统已经建成,但是价格还太贵。原则上,由光纤功率损失小、衰减少,有较大的带宽潜力,因此,一般光纤能够支持的接头数比双绞线或同轴电缆多得多。目前低价可靠的发送器为0.85um波长发光二极管LED,能支持100Mbps的传输率和1.5~2KM范围内的局域网。

  激光二极管的发送器成本较高,且不能满足百万小时寿命的要求。运行在0.85um波长的发光二极管检波器PIN也是低价的接收器。雪崩光二极管的信号增益比PIN大,但要用20~50V的电源,而PIN检波器只需用5V电源。如果要达到更远距离和更高速率,则可用1.3um波长的系统,这种系统衰减很小,但要比0.85um波长系统贵源。另外,与之配套的光纤连接器也很重要,要求每个连接器的连接损耗低于25dB,易于安装,价格较低。光纤的芯子和孔径愈大,从发光二极管LED接收的光愈多,其性能就愈好。芯子直径为100um,包层直径为140um 的光纤,可提供相当好的性能。其接收的光能比62.5/125um光纤的多4dB,比50/125um光纤多8.5dB。运行在0.8um波长的光纤衰减为6dB/Km,运行在1.3um波长的光纤衰减为4dB/Km。0.8um的光纤频宽为150MHz/Km,1.3um的光纤频宽为500MHz/Km。

  综合布线系统中,主干线使用光纤做为传输介质是十分合适的,而且是必要的。

  目前采用一种光波波分复用技术WDM(WAVELENGTH DIVISION MULTI-PLEXING),可以在一条线路上复用、发送、传输多个位,一般按一个字节八位并行传输,对每个位流使用不同的波长,所以它所需的支持电路可在低速率下运行。WDM的光纤链路适合于字节宽度的设备接口,是一种新的数据传输系统。

过程

  由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光媒体传播,在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。对光载波的调制为移幅键控法,又称亮度调制(IntensityModulation)。典型的做法是在给定的频率下,以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制,PIN和ILD检波器直接响应亮度调制。

  功率放大──将光放大器置于光发送端之前,以提高入纤的光功率。使整个线路系统的光功率得到提高。在线中继放大──建筑群较大或楼间距离较远时,可起中继放大作用,提高光功率。前置放大──在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大,以提高接收能力。

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