光纖就是能導(dǎo)光的玻璃纖維,利用光纖傳遞光脈沖進(jìn)行通信就是光纖通信,有光脈沖表示比特1,無(wú)光脈沖表示比特0。光纖具有如下顯著特點(diǎn):
(1)光纖直徑小,只有0.1mm左右,因而重量輕。
(2)傳輸損耗小,中繼距離長(zhǎng),對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)。
(3)由于可見(jiàn)光的頻率非常高,約為108MHZ的數(shù)量級(jí),因此同一光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他各種傳輸介質(zhì)的帶寬。
(4)不收電磁干擾、防腐和不受銹蝕。
(5)不怕高溫,防爆、防火性能強(qiáng)。
(6)無(wú)串音干擾,保密性好。
(7)光纖的主要缺點(diǎn)是將兩根光纖精準(zhǔn)連接需要專用設(shè)備。(光纖熔接機(jī)熱熔,冷接設(shè)備等)
光纖是一種纖細(xì)的、柔軟的固態(tài)玻璃物質(zhì),它由纖芯、包層、涂覆層三部分組成。
纖芯主要采用高純度的二氧化硅(SiO2),并摻有少量的摻雜劑,提高纖芯的光折射率n1;包層也是高純度的二氧化(SiO2),也摻有一些的摻雜劑,以降低包層的光折射率n2,n1>n2,發(fā)生全反射。
涂覆層采用丙烯酸酯、硅橡膠、尼龍,增加機(jī)械強(qiáng)度和可彎曲性。
◆光纖傳輸原理:全反射原理
按照幾何光學(xué)全反射原理,射線在纖芯和包層的交界面產(chǎn)生全反射,并形成把光閉鎖在光纖芯內(nèi)部向前傳播的必要條件,即使經(jīng)過(guò)彎曲的路由光線也不射出光纖之外。
◆簡(jiǎn)析全反射原理
概念:光由玻璃介質(zhì)射入空氣時(shí),同時(shí)發(fā)生反射和折射,折射角大于入射角,隨著入射角的增大,反射光線越來(lái)越強(qiáng),折射光線越來(lái)越弱,當(dāng)折射角增大到90°時(shí),折射光線完全消失,只剩下反射光線,這種現(xiàn)象叫做全反射.
發(fā)生全反射條件:
① 光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì).
② 入射角等于或大于臨界角.
多模光纖的光源為發(fā)光二極管,發(fā)出的可見(jiàn)光定向性較差,光以不同的角度進(jìn)入纖芯。實(shí)際上,只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于某一臨界角,就可產(chǎn)品全反射,因此,存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖里傳輸。光脈沖在多模光纖中傳輸會(huì)逐漸展寬,造成失真,因此多模光纖只適合于近距離傳輸。
單模光纖
如果光纖的直徑減小到只有一個(gè)廣東波長(zhǎng)大小,則光纖就像一根波導(dǎo)那樣,它可使光纖沿直線傳播,而不會(huì)產(chǎn)生多次反射。單模光纖就是按這樣的原理制成的。單模光纖的纖芯很細(xì),直徑又有幾微米,制造成本較高。同事,單模光纖的光源使用定向性很好的激光二極管。因此,單模光纖的損耗較小,傳輸距離遠(yuǎn)。
光纖有三種鏈接方式。首先,可以將它們接入連接頭并插入光纖插座;其次,將兩根切割好的光纖的一端放在一個(gè)套管中,然后鉗起來(lái),讓光纖通過(guò)結(jié)合處來(lái)調(diào)整;第三,兩根光纖可以被融合在一起形成堅(jiān)實(shí)的鏈接。由于光纖很細(xì),連包層一起的直徑也不到0.2mm,因此必須將光纖做成很結(jié)實(shí)的光纜。一根光纜少則一有一根光纖,多則可包含數(shù)十至數(shù)百根光纖,再加上加強(qiáng)元件和填充物就可以大大提高其機(jī)械強(qiáng)度,最后加上包帶層和外護(hù)套,就可以使抗拉強(qiáng)大達(dá)到幾公斤,完全可以滿足工程施工的強(qiáng)度要求。