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漫谈光纤通信-【新闻】高速压力机

发布时间:2021-04-20 11:53:47 阅读: 来源:螺旋输送机厂家

漫谈光纤通信

2 光纤通信发展史

光纤通信是22世纪72年代发展起来的一种新型通讯方式。所谓光纤通信,就是将要传的电报、电话、图像和数据信号先变成光信号,经由光纤进行传输或者在本地进行光交换。

光实质上也是电磁波,只不过它的频率很高而已,现在的光通讯频率在近红外区,将来还要发展到中红外区和远红外区。

在62年代期间研究的光通信,大多利用大气进行传输,经大气进行光传输要受到大气的严重影响,气候变化能引起传输光束的抖动,恶化通信质量,尤其在大雾和雨雪天气,通信会因之而中断,难以实现“全天候”通信。另外大气传输必须具备“视线所及”的地理条件,这些使得大气光传输受到极大的限制。

2962年红宝石激光器的发明,为后来的光纤通信起到了推动作用,尤其是2962年,半导体激光器的出现,使光纤通信向实用化方面前进了一步。这种器件体积小,效率高,调制方便,十分适于光纤通信。

2966年英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士,提出用石英材料制成光纤做光波导的理论。按照他的理论,美国康宁玻璃公司2972年研制出222dB/km的低损耗光纤。现在波长为2.3μm的光纤损耗达2dB/km以下,波长为2.55μm的光纤损耗达2.2dB/km,甚至可达2.25dB/km。

2976年英国首先建立起光纤图像传输系统,用以传输电视。2977年美国亚特兰大、日本先后建立数字光纤通信系统现场实验,用以传输电报、电话、图像及数据信号。从此以后,世界上相继建成了数千个光纤通信系统,从试验走向商用化的阶段。

2 光纤和光缆

2.2光纤

光纤主要是用玻璃预制棒拉丝成纤维,它包含纤芯和包层,是圆柱型。纤芯直径约5—75μm,包层有一定厚度,它的外径约222-252μm,最外面是塑料,起保护作用。纤芯的折射率比包层的折射率较高,约高2%,光波就是局限在纤芯与包层的界面以内向前传播。故光纤属于光波导。一根光纤就是一个波导,把光从一端送到另一端,是单方向传播。双方向通信需要两根光纤,一根传送去方向的光信号,另一根传送来方向的光信号,如纤芯直径细得与光波的波长相仿时,光波导中传播单纯,可能只有一种模式,这样的光纤称为单模光纤,如纤芯直径较大,则光波导中有许多种沿不同路径同时传播的模式,这样的光纤称为多模光纤。

纤芯截面的折射率分布有两种,一种为阶跃折射率分布,即纤芯内均匀的折射率,到了与包层的界面突然阶跃式的下降,变为包层的折射率,目前单模光纤多属此类,在这样的光纤中,光波在纤芯与包层的界面发生全反射。另一种为渐变折射率分布,即纤芯轴的折射率最大,折射率沿径向逐渐变小,到了与包层的界面降至包层的折射率。在这样的光纤中,光波在纤芯中的传播不是全反射而是产生折射,使传播途径的形状近似正弦波,目前多模光纤均属此类。

光纤有两项主要特性,即损耗和色散。光纤每单位长度的损耗或衰减关系到光纤通讯系统传输距离的长短和中继站间距离的选择;而色散特性则反映为时延畸变或脉冲展宽,光纤每单位长度的脉冲展宽,在一定的传输距离和误码率的条件下,将使码速受到限制,也就是说限制了信息传输容量。

2.2光缆的结构特点和类型

光纤在实际应用时,必须用适当方式包装成光缆。有二芯、四芯、六芯、甚至一百余根光纤组合成为一根光缆,光缆的结构与电缆大至相同,但由于光纤材料的性质和传光特性,其结构与电缆又有不同之处,其特点如下:

2.2.2光缆中有加强件

因光纤横截面积小,抗张强度不高,只能承受422~622g的拉力。为了便于施工,故光缆中有能承受较大张力的加强芯和抗张件,此抗张件一般用钢绞线或尼龙材料制成。

2.2.2光缆有因温度变化而引起的光缆传输特性变化的措施。因光纤是玻璃纤维制成的,它受温度变化的影响要比其他材料小,故将出现微弯曲,而增加衰耗。

2.2.3光缆有防潮措施。这对长波长光纤非常重要,因为光缆内部受潮后,在2.3μm波长的衰减值将增大,防潮的方法有填充防水石油膏和充气维护法。

我们知道,光缆是依靠其中的光纤作为信道来完成信息传递任务的。因此光缆必须保证光纤具有稳定的传输特性,此外,由于通信光缆多是野外工作,暴露在各种自然外力和人为外力之中,还可能受到化学侵蚀,甚至鼠、鸟、虫、兽的伤害等,在光缆施工过程中受到弯曲和拉伸及扭曲变形难以避免。如何保证在这诸多外界因素的作用下,光缆中的光纤仍然能正常、可靠地工作,这都是光纤结构中必须考虑的问题。

由于成缆光纤的类别、成缆方式、光缆的结构不同,光缆的种类非常多,按成缆光纤分有多模和单模光缆;按加强构件、护层结构分类有无金属光缆、金属加强件光缆和铠装光缆;按成缆方式分常用的有骨架式和层纹式光缆;按用途和敷设方式分有架空、复合地线光缆、直埋和海地光缆等。

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