[共享]光纤传输原理简介

EADTECH · 发表于 2010-4-19 13:23:00

光
纤传输利用原理是当光线从光密介质射入光疏介质的角度变化到一定程度时，光就不能再射入另一个介质中了，这就称之为光的全反射现象。

      简单的光纤可以就是一根玻璃丝，根据不同要求，它可以做得非常细，一般从几微米到几百微米。通常很多光纤都会在表面加（涂）上一层别的物质，叫包层或涂敷层。这一层物质可以作为光疏媒质起折射作用，有的还可以增强光纤的柔软性使其可以随意弯曲。没有涂敷层的光纤就叫裸纤。

      裸纤也可以传播光信号（这时光纤和空气就成了两种不的介质）。根据不同需要，人们在玻璃或石英中可以加入其他化学元素，可以利用多种复杂工艺使细细光纤的内部具有复杂的结构。

      因此，光纤的品种也是很多的，有的可以同时传送上千种不同波型的光波，有的则只能通过单一波型的光线。光纤的制作过程比较精细，通常叫做拉丝。光纤通信中用到的光缆是由数十到数百根这样的光纤集成的，其中每根光纤都可承担起巨大的通讯量。
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光所以能在光纤中传输，主要是纤芯和包层的共同作用。根据光折射道理，光纤的纤芯和它外面的包层肯定是两种密度不同的物质，而且纤芯的密度应该大于包层。这样，只要一个光线射入的角度合适，那么这束光线就会在光纤内部不停地进行全反射而传向另一端。
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实际应用中的光纤，只要不是过分弯曲，进入光纤的光都会在光纤内来回反射，曲折向前传播，但也会有部分光渗入到包层并在其内传播。光在光纤中传播时也会激发出一定的电磁波模式，这种模式同光纤的粗细有关，芯径太细难以形成确定的传输模式，芯径太粗则使传输模式增多，使色散严重，固而光纤的纤芯不能太粗也不能太细，一般为传输波长的几倍至几十倍。

按照光纤中容许传输的电磁波模式的不同，可以把光纤分为单模光纤和多模光纤。单模光纤指只能传输一种电磁波模式，多模光纤指可以传输多个电磁波模式，实际上单模光纤和多模光纤之分，也就是纤芯的直径之分。单模光纤细，多模光纤粗。在有线电视网络中使用的光纤全是单模光纤，其传播特性好，带宽可达10GHZ，可以在一根光纤中传输60套PAL—D电视节目。
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了解了光纤传输光线的原理，那么它又是如何将各种文字、图像、声音传播的呢?

      原来，利用电子技术，人们可以将文字、图像、声音等信息转换成电子信号，使它们统统变成由“1”和“0”组成的数字串，这就是我们现在常说的“数字技术”。在数字技术里，1和0就表示电路的开和闭，运用到光电技术里，它们可以实现有光和无光两种状态。于是，人们通过光端机（向光纤中输入光信号的设备）向光纤发出一连串明暗不同的光信号，光纤的另一端接收到这些光信号后，再通过专门的设备把它还原成数字信号，最后再由电视、收音机、计算机等将数字信号还原成文字、图像、声音等。

   光纤通信有着无比的优越性，首先是它的容量大得惊人，一根细细的光纤可以同时传输数万人甚至上亿路电话，可以传输数千套电视节目，这是其他传输手段无法比拟的。其次，光纤传输的是光信号，它不受外界电磁场的干扰，也不怕潮湿、不怕腐蚀、无污染、保密性强等。光纤传输信号的损耗也小，只有电缆的十分之一。一般同轴电缆，每隔1.5公里就要设一个中继站以弥补信号的衰减；而光纤通信的中继站，距离可超出10公里。

   另外，光纤的原料就是我们熟悉的沙子（石英），地球上多的是而且非常便宜。几克石英就能制出一公里长的光纤。因而用光纤代替普通金属导线可以节约大量宝贵的有色金属铜和铅。光纤的重量很轻，8根光纤做成的光缆，每公里仅重约60公斤，而同样数量的普通电缆则有4吨重。