光纤传输的应用及特性原理.doc

光纤传输的应用及特性原理光纤传输，即以光导纤维为介质进行的数据、信号传输。光导纤维，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。光纤传输一般使用光缆进行，单根光导纤维的数据传输速率能达几Gbps，在不使用中继器的情况下，传输距离能达几十公里。双绞线阶段在这个阶段语音同大规模数据通信不能混用也适应这样的数据通信。电缆+双绞线它能满足用户的大量数据传输和视频的需求，但需要更多的接入设备，造价相对提高许多，且不易今后的扩展需求。光纤阶段即我们所说的最终阶段，在此时，各相应附属设备更完善，数据处理能力更强，扩展性更好。发展也特别快，接入设备价格目前有所调整，可以说这是一步到位的综合通信阶段。分析光纤中光的传输，可以用两种理论：射线光学（即几何光学）理论和波动光学理论。射线光学理论是用光射线去代替光能量传输路线的方法，这种理论对于光波长远远小于光波导尺寸的多模光纤是容易得到简单而直观的分析结果的，但对于复杂问题，射线光学只能给出比较粗糙的概念。波动光学是把光纤中的光作为经典电磁场来处理，因此，光场必须服从麦克斯韦方程组及全部边界条件。从波动方程和电磁场的边界条件出发，可以得到全面、正确的解析或数字结果，给出波导中容许的场结构形式（即模式）。发展应用光纤通信技术应用迅速增长，自1977年光纤系统首次商用安装以来，电话公司就开始使用光纤链路替代旧的铜线系统。今天的许多电话公司，在他们的系统中全面使用光纤作为干线结构和作为城市电话系统之间的长距离连接。提供商已开始用光纤/铜轴混合线路进行试验。这种混合线路允许在领域之间集成光纤和同轴电缆，这种被称为节点的位置，提供将光脉冲转换为电信号的光接收机，然后信号再经过同轴电缆被传送到各个家庭。近年来，作为一种通信信号传输的恰当手段，光纤稳步替代铜线是显而易见的，这些光缆在本地电话系统之间跨越很长的距离并为许多网络系统提供干线连接。光纤是一种采用玻璃作为波导，以光的形式将信息从一端传送到另一端的技术。今天的低损耗玻璃光纤相对于早期发展的传输介质，几乎不受带宽限制并具有独一无二的优势，点到点的光学传输系统由三个基本部分构成：产生光信号的光发送机、携带光信号的光缆和接收光信号的光接收机。传输特性光缆不易分支，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1.52KM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2050V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（WAVELENGTHDIVISIONMULTI-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。传输原理光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。光纤，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且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。综观近年来国内外配线系统的发展，我们可看出这样三个阶段：1、双绞线阶段。在这个阶段语音同大规模数据通信不能混用也适应这样的数据通信。2、同轴电缆+双绞线阶段。它能满足用户的大量数据传输和视频的需求，但需要更多的接入设备，造价相对提高许多，且不易今后的扩展需求。3、光纤阶段。即我们所说的最终阶段，在此时，各相应附属设备更完善，数据处理能力更强，扩展性更好。近年来发展也特别快，接入设备价格目前有所调整，可以说这是一步到位的综合通信阶段。分析光纤中光的传输，可以用两种理论：射线光学（即几何光学）理论和波动光学理论。射线光学理论是用光射线去代替光能量传输路线的方法，这种理论对于光波长远远小于光波到尺寸的多模光纤是容易得到简单而直观的分析结果的，但对于复杂问题，射线光学只能给出比较粗糙的概念。波动光学是把光纤中的光作为经典电磁场来处理，因此，光场必须服从麦克斯韦方程组及全部边界条件。从波动方程和电磁场的边界条件出发，可以得到全面、正确的解析或数字结果，给出波导中容许的场结构形式（即模式）光纤通信技术应用迅速增长，自1977年光纤系统首次商用安装以来，电话公司就开始使用光纤链路替代旧的铜线系统。今天的许多电话公司，在他们的系统中全面使用光纤作为干线结构和作为城市电话系统之间的长距离连接。提供商已开始用光纤/铜轴混合线路进行试验。这种混合线路允许在领域之间集成光纤和同轴电缆，这种被称为节点的位置，提供将光脉冲转换为电信号的光接收机，然后信号再经过同轴电缆被传送到各个家庭。近年来，作为一种通信信号传输的恰当手段，光纤稳步替代铜线是显而易见的，这些光缆在本地电话系统之间跨越很长的距离并为许多网络系统提供干线连接。光纤是一种采用玻璃作为波导，以光的形式将信息从一端传送到另一端的技术。今天的