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光通信基础知识大全--第1页
光通信基础知识大全
光纤的发明,带动了通信领域内的革命,如果没有光纤提供大容量的高速通道,互联网也只能
停留在理论设想阶段。如果说,20世纪是电的时代,那么21世纪就是光的时代。光到底是如何做
到能通信的?下面和小编一起学习一下光通信相关的基础知识吧。
Part1.光传播基础知识
认识光波
光波实际上是一种电磁波,在自由空间中电磁波的波长与频率成反比,两者乘积等于光速,即:
将电磁波的波长或频率按顺序排列组成电磁波谱,根据波长或频率的不同,电磁波可以分为射线区、
紫外线区、可见光区、红外线区、微波区以及无线电波区和长波区。而用于通信的波段主要是红外
线区、微波区以及无线电波区,下面一幅图让大家分分钟明白通信波段划分及对应的传播媒质。
本文的主角“光纤通信”使用的是红外线波段的光波。提到这一点大家可能会疑问,为什么一定
是红外波段?这个问题跟光纤材料也就是二氧化硅玻璃的光传输损耗有关,接下来就需要先了解光
纤是如何传输光的。
光的折射、反射和全反射
光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面会发生折射和反射,且折射角度随入射
光的角度增大而增大。如下图中①→②。当入射角达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光
全部反射回来,这就是光的全反射,如下图中的②→③。
不同的材料折射率不同,因此光在不同介质中传播速率不同。折射率n表示用,n=c/v,c为真空中速
度,v为介质中的传播速度。折射率较高的介质称为光密介质,折射率较低的称为光疏介质。发生全反射
的两个条件为:
由光密介质传输到光疏介质
入射角大于或等于全反射临界角
为了避免光信号泄露和降低传输损耗,光纤中的光传输都是发生在全反射条件下的。
Part2.光传播媒质(光纤)介绍
光纤结构
有了全反射光传播的基础知识,就很容易理解光纤的设计结构了。光纤裸纤分为三层:第一层纤芯:
位于光纤的中心部位,成分为高纯度的二氧化硅即玻璃。芯径一般为9-10微米(单模)、50或62.5微米
(多模)。纤芯折射率较高,用来传送光。第二层包层:位于纤芯的周围,成分也是二氧化硅玻璃(直径
一般为125微米)。包层的折射率较低,与纤芯一起形成全反射条件。第三层涂覆层:最外层是加强用的
树脂涂层。保护层材料强度大,能承受较大冲击,保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。
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光传输损耗
光纤传输损耗是影响光纤通信质量的一个很重要的因素。造成光信号衰减的主要因素有:材料的吸收
损耗、传输时的散射损耗以及其他包括光纤弯曲、受挤压、对接损耗等因素造成的损耗。
光的波长不同,在光纤中的传输损耗也不同,为了尽可能减小损耗,保证传输效果,科学家们一直在
致力于寻找最合适的光。1260nm~1360nm波长范围的光,由色散导致的信号失真最小,吸收损耗也最低,
早期这一波长范围被采纳为的光通信波段,后来经过漫长的摸索和实践,专家们逐渐总结出一个低损耗波
长(1260nm~1625nm)区域,这个波长区域范围的光,最适合在光纤中传输。所以光纤通信使用的光波
一般都是红外波段的。
光纤分类
多模光纤:传输多种模式,但模间色散比较大,限制了传输数字信号的频率,而且随传输距离
的增加这种限制会更加严重。因此多模光纤传输的距离比较近,一般只有几公里。
单模光纤:纤径很小,理论上只能传输一个模式,适用于远程通信。
对比项多模光纤
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