光纖是什么到底什么是光纖
光纖是什么到底什么是光纖民用寬帶上網(wǎng)也好工業(yè)使用激光打標(biāo)激光切割用也好.很多現(xiàn)在都能聽到這個(gè)詞光纖.光纖是什么?到底什么是光纖?這也許有些人并不知道。光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫,是一種由玻璃或塑料制成的纖維,注意看這里面是玻璃。是不是看見過很多光纖光纜線外面掛著:光纖光纜無銅??是的光纖光纜在老百姓手里可以一問不值啊。
光纖是什么?光纖可作為光傳導(dǎo)工具。傳輸原理是‘光的全反射’。前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕和GeorgeA.Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想,高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中,使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常,光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管(lightemittingdiode,LED)或一束激光將光脈沖傳送至光纖,光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測(cè)脈沖。在日常生活中,由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多,光纖被用作長(zhǎng)距離的信息傳遞。
1870年的一天,英國(guó)物理學(xué)家丁達(dá)爾到皇家學(xué)會(huì)的演講廳講光的全反射原理,他給大家做了一個(gè)演示:先在一個(gè)木桶上鉆個(gè)孔,然后導(dǎo)進(jìn)去水。然后用燈從桶上邊把水照亮。結(jié)果使觀眾們大吃一驚。人們看到,放光的水從水桶的小孔里流了出來,水流彎曲,光線也跟著彎曲,光居然被彎彎曲曲的通過水變成了彎曲的形狀。理解了嗎?光給水傳輸了還可以彎曲。
這是全反射的作用,即光從水中射向空氣,當(dāng)入射角大于某一角度時(shí),折射光線消失,全部光線都反射回水中。表面上看,光好像在水流中彎曲前進(jìn)。
可能有人問這個(gè)和光纖有啥關(guān)系啊。到底什么是光纖啊。呵呵這就是光纖的雛形啊,光被傳導(dǎo)了。光是一種電磁波可見光部分波長(zhǎng)范圍是:390~760nm(納米)。大于760nm部分是紅外光,小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是:850nm,1310nm,1550nm三種。
光的折射,反射和全反射。
因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí),在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且,折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過某一角度時(shí),折射光會(huì)消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的(即不同的物質(zhì)有不同的光折射率),相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。
光纖是什么?光纖結(jié)構(gòu):
光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強(qiáng)用的樹脂涂層。
直到1960年,美國(guó)科學(xué)家Maiman發(fā)明了世界上第一臺(tái)激光器后,為光通訊提供了良好的光源。隨后二十多年,人們對(duì)光傳輸介質(zhì)進(jìn)行了攻關(guān),終于制成了低損耗光纖,從而奠定了光通訊的基石。從此,光通訊進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。
光纖是什么光纖傳輸有許多突出的優(yōu)點(diǎn):
光纖是什么光纖頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高,可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。在VHF頻段,載波頻率為48.5MHz~300Mhz。帶寬約250MHz,只能傳輸27套電視和幾十套調(diào)頻廣播??梢姽獾念l率達(dá)100000GHz,比VHF頻段高出一百多萬倍。盡管由于光纖對(duì)不同頻率的光有不同的損耗,使頻帶寬度受到影響,但在最低損耗區(qū)的頻帶寬度也可達(dá)30000GHz。目前單個(gè)光源的帶寬只占了其中很小的一部分(多模光纖的頻帶約幾百兆赫,好的單模光纖可達(dá)10GHz以上),采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波,進(jìn)行波分復(fù)用,可以容納上百萬個(gè)頻道。
光纖損耗低
在同軸電纜組成的系統(tǒng)中,最好的電纜在傳輸800MHz信號(hào)時(shí),每公里的損耗都在40dB以上。相比之下,光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多,傳輸1.31um的光,每公里損耗在0.35dB以下若傳輸1.55um的光,每公里損耗更小,可達(dá)0.2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍,使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。光纖是什么?光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn),一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引入均衡器進(jìn)行均衡;二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。
光纖重量輕
光纖是什么?因?yàn)楣饫w非常細(xì),單模光纖芯線直徑一般為4um~10um,外徑也只有125um,加上防水層、加強(qiáng)筋、護(hù)套等,用4~48根光纖組成的光纜直徑還不到13mm,比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多,加上光纖是玻璃纖維,比重小,使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn),安裝十分方便。
光纖抗干擾能力強(qiáng)
光纖的基本成分是石英,只傳光,不導(dǎo)電,不受電磁場(chǎng)的作用,在其中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁場(chǎng)的影響,故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。也正因?yàn)槿绱耍诠饫w中傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽,因而利于保密。
光纖保真度高
光纖傳輸一般不需要中繼放大,不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好,就可高保真地傳輸電視信號(hào)。實(shí)際測(cè)試表明,好的調(diào)幅光纖系統(tǒng)的載波組合三次差拍比C/CTB在70dB以上,交調(diào)指標(biāo)cM也在60dB以上,遠(yuǎn)高于一般電纜干線系統(tǒng)的非線性失真指標(biāo)。
光纖工作性能可靠
一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多,發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器),可靠性自然也就高,加上光纖設(shè)備的壽命都很長(zhǎng),無故障工作時(shí)間達(dá)50萬~75萬小時(shí),其中壽命最短的是光發(fā)射機(jī)中的激光器,最低壽命也在10萬小時(shí)以上。故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非??煽康摹?br />
光纖使用成本不斷下降
目前,有人提出了新摩爾定律,也叫做光學(xué)定律(OpticalLaw)。該定律指出,光纖傳輸信息的帶寬,每6個(gè)月增加1倍,而價(jià)格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展,為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富,隨著技術(shù)的進(jìn)步,成本還會(huì)進(jìn)一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價(jià)格會(huì)越來越高。顯然,今后光纖傳輸將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),成為建立全省、以至全國(guó)有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段