光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)_光纖傳輸原理是什么 - 全文
一、光纖傳輸?shù)奶匦?/strong>
光纜不易分支,因?yàn)閭鬏數(shù)氖枪?a target="_blank">信號(hào),所以一般用于點(diǎn)到點(diǎn)的連接。光的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)性多點(diǎn)系統(tǒng)已經(jīng)建成,但是價(jià)格還太貴。原則上,由光纖功率損失小、衰減少,有較大的帶寬潛力,因此,一般光纖能夠支持的接頭數(shù)比雙絞線或同軸電纜多得多。低價(jià)可靠的發(fā)送器為0.85um波長(zhǎng)發(fā)光二極管LED,能支持100Mbps的傳輸率和1.5~2KM范圍內(nèi)的局域網(wǎng)。激光二極管的發(fā)送器成本較高,且不能滿足百萬(wàn)小時(shí)壽命的要求。運(yùn)行在0.85um波長(zhǎng)的發(fā)光二極管檢波器PIN也是低價(jià)的接收器。
雪崩光二極管的信號(hào)增益比PIN大,但要用20~50V的電源,而PIN檢波器只需用5V電源。如果要達(dá)到更遠(yuǎn)距離和更高速率,則可用1.3um波長(zhǎng)的系統(tǒng),這種系統(tǒng)衰減很小,但要比0.85um波長(zhǎng)系統(tǒng)貴源。另外,與之配套的光纖連接器也很重要,要求每個(gè)連接器的連接損耗低于25dB,易于安裝,價(jià)格較低。光纖的芯子和孔徑愈大,從發(fā)光二極管LED接收的光愈多,其性能就愈好。芯子直徑為100um,包層直徑為140um的光纖,可提供相當(dāng)好的性能。其接收的光能比62.5/125um光纖的多4dB,比50/125um光纖多8.5dB。運(yùn)行在0.8um波長(zhǎng)的光纖衰減為6dB/Km,運(yùn)行在1.3um波長(zhǎng)的光纖衰減為4dB/Km。0.8um的光纖頻寬為150MHz/Km,1.3um的光纖頻寬為500MHz/Km。
綜合布線系統(tǒng)中,主干線使用光纖做為傳輸介質(zhì)是十分合適的,而且是必要的。
采用一種光波波分復(fù)用技術(shù)WDM(WAVELENGTHDIVISIONMULTI-PLEXING),可以在一條線路上復(fù)用、發(fā)送、傳輸多個(gè)位,一般按一個(gè)字節(jié)八位并行傳輸,對(duì)每個(gè)位流使用不同的波長(zhǎng),所以它所需的支持電路可在低速率下運(yùn)行。WDM的光纖鏈路適合于字節(jié)寬度的設(shè)備接口,是一種新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

二、光纖傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
1、靈敏度高,不受電磁噪聲之干擾。
2、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉。
3、絕緣、耐高壓、耐高溫、耐腐蝕,適于特殊環(huán)境之工作。
4、幾何形狀可依環(huán)境要求調(diào)整,訊號(hào)傳輸容易。
5、高帶寬,通訊量大衰減小,傳輸距離遠(yuǎn)。
6、訊號(hào)串音小,傳輸質(zhì)量高。
7、保密性高。
8、便于敷設(shè)及搬運(yùn)原料。
缺點(diǎn):
1.質(zhì)地脆,機(jī)械強(qiáng)度差。
2.光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù)。

三、光纖傳輸?shù)牟牧?/strong>
綜合布線系統(tǒng)中使用的光纖為玻璃多模850nm波長(zhǎng)的LED,傳輸率為100Mbps,有效范圍約20Km.其纖芯和包層由兩種光學(xué)性能不同的介質(zhì)構(gòu)成。內(nèi)部的介質(zhì)對(duì)光的折射率比環(huán)繞它的介質(zhì)的折射率高。由物理學(xué)可知,在兩種介質(zhì)的界面上,當(dāng)光從折射率高的一側(cè)射入折射率低的一側(cè)時(shí),只要入射角度大于一個(gè)臨界值,就會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象,能量將不受損失。這時(shí)包在外圍的覆蓋層就象不透明的物質(zhì)一樣,防止了光線在穿插過(guò)程中從表面逸出。
生產(chǎn)的光纖,無(wú)論是玻璃介質(zhì)還是塑料介質(zhì),都可傳輸全部可見(jiàn)光和部分紅外光譜。用光纖做的光纜有多種結(jié)構(gòu)形式。短距離用的光纜主要有兩種:
一種層結(jié)構(gòu)光纜是在中心加鋼絲或尼龍絲,外束有若干根光纖,外面在加一層塑料護(hù)套;
另一種是高密度光纜,它有多層絲帶疊合而成,每一層絲帶上平行敷設(shè)了一排光纖。

四、光纖傳輸過(guò)程
光纖傳輸是由發(fā)光二極管LED或注入型激光二極管ILD發(fā)出光信號(hào)沿光媒體傳播,在另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號(hào)。對(duì)光載波的調(diào)制為移幅鍵控法,又稱亮度調(diào)制(IntensityModulation)。典型的做法是在給定的頻率下,以光的出現(xiàn)和消失來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。發(fā)光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號(hào)都可以用這種方法調(diào)制,PIN和ILD檢波器直接響應(yīng)亮度調(diào)制。
功率放大:將光放大器置于光發(fā)送端之前,以提高入纖的光功率。使整個(gè)線路系統(tǒng)的光功率得到提高。在線中繼放大:建筑群較大或樓間距離較遠(yuǎn)時(shí),可起中繼放大作用,提高光功率。前置放大:在接收端的光電檢測(cè)器之后將微信號(hào)進(jìn)行放大,以提高接收能力。
五、光纖傳輸原理介紹
光纖傳輸設(shè)備傳輸方式可簡(jiǎn)單的分成:多模光纖傳輸設(shè)備和單模光纖傳輸設(shè)備。光纖,不僅可用來(lái)傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),而且滿足視頻傳輸?shù)男枨?。其?shù)據(jù)傳輸率能達(dá)幾千Mbps。如果在不使用中繼器的情況下,傳輸范圍能達(dá)到6-8km。
綜觀國(guó)內(nèi)外配線系統(tǒng)的發(fā)展,我們可看出這樣三個(gè)階段:
1、雙絞線階段。在這個(gè)階段語(yǔ)音同大規(guī)模數(shù)據(jù)通信不能混用也適應(yīng)這樣的數(shù)據(jù)通信。
2、同軸電纜+雙絞線階段。
3、光纖階段。
射線光學(xué)理論是用光射線去代替光能量傳輸路線的方法,這種理論對(duì)于光波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光波到尺寸的多模光纖是容易得到簡(jiǎn)單而直觀的分析結(jié)果的,但對(duì)于復(fù)雜問(wèn)題,射線光學(xué)只能給出比較粗糙的概念。
多模光纖傳輸設(shè)備所采用的光器件是LED,通常按波長(zhǎng)可分為850nm和1300nm兩個(gè)波長(zhǎng),按輸出功率可分為普通LED和增強(qiáng)LED——ELED。多模光纖傳輸所用的光纖,有62.5mm和50mm兩種。
在多模光纖上傳輸決定傳輸距離的主要因素是光纖的帶寬和LED的工作波長(zhǎng),例如,如果采用工作波長(zhǎng)1300nm的LED和50微米的光纖,其傳輸帶寬是400MHz.km,鏈路衰減為0.7dB/km,如果基帶傳輸頻率F為150MHz,對(duì)于出纖功率為-18dBm,接收靈敏度為-25dBm的光纖傳輸系統(tǒng),其最大鏈路損耗為7dB,則可計(jì)算:
ST連接器損耗:
2dB(兩個(gè)ST連接器)
光學(xué)損耗裕量:2
則理論傳輸距離:
L=(7dB-2dB-2dB)/0.7dB/km=4.2km
L為傳輸距離,而根據(jù)光纖的帶寬計(jì)算:
L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km
其中B為光纖帶寬,F(xiàn)為基帶傳輸頻率,那么實(shí)際傳輸測(cè)試時(shí),L£2.6km,由此可見(jiàn),決定傳輸距離的主要因素是多模光纖的帶寬。
9.1單模傳輸設(shè)備單模傳輸設(shè)備所采用的光器件是LD,通常按波長(zhǎng)可分為850nm和1300nm兩個(gè)波長(zhǎng),按輸出功率可分為普通LD、高功率LD、DFB-LD(分布反饋光器件)。單模光纖傳輸所用的光纖最普遍的是G.652,其線徑為9微米。
1310nm波長(zhǎng)的光在G.652光纖上傳輸時(shí),決定其傳輸距離限制的是衰減因數(shù);因?yàn)樵?310nm波長(zhǎng)下,光纖的材料色散與結(jié)構(gòu)色散相互抵消總的色散為0,在1310nm波長(zhǎng)上有微小振幅的光信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶傳輸。
1550nm波長(zhǎng)的光在G.652光纖上傳輸時(shí)衰減因數(shù)很小,單純從衰減因數(shù)考慮,1550nm波長(zhǎng)的光在相同的光功率下傳輸?shù)木嚯x大于1310nm波長(zhǎng)的光下的傳輸?shù)木嚯x,但是實(shí)際情況并非如此,單模光纖帶寬B與色散因數(shù)D的關(guān)系為:
B=132.5/(DlxDxL)GHz
其中L為光纖的長(zhǎng)度,Dl為譜線寬度,對(duì)于1550nm波長(zhǎng)的光,其色散因數(shù)如表3為20ps/(nm.km),假設(shè)其光譜寬度等于1nm,傳輸距離為L(zhǎng)=50公里,則有:
B=132.5/(DxL)GHz=132.5MHz
也就是說(shuō),對(duì)于模擬波形,采用1550nm波長(zhǎng)的光,當(dāng)傳輸距離為50公里時(shí),傳輸帶寬已經(jīng)小于132.5MHz,如果基帶傳輸頻率F為150MHz,那么傳輸距離已經(jīng)小于50km,況且實(shí)際應(yīng)用中,光源的譜線寬度往往大于1nm。
從上式可以看出,1550nm波長(zhǎng)的光在G.652光纖上傳輸時(shí)決定其傳輸距離限制的主要是色散因數(shù)。
9.2單模
DVI光纖延長(zhǎng)器:(可傳輸HDMI音視頻信號(hào))T803-15KM-T(TX)/T803-15KM-R(RX),本產(chǎn)品致力于解決傳統(tǒng)銅線電纜DVI連接線傳輸距離受限制的問(wèn)題,采用2芯LC單模光纖傳輸R、G、B信號(hào)及數(shù)據(jù)時(shí)鐘Clock信號(hào),在分辨率高達(dá)1920×1200@60Hz的情況下,可以延伸傳輸距離到15千米。具有EDID讀寫(xiě)功能,可以將顯示器里的EDID存儲(chǔ)內(nèi)容讀出并寫(xiě)到DVI發(fā)射模塊T803-15KM-T(TX)中,使其能夠適應(yīng)不同分辨率的顯示器系統(tǒng)。
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( 發(fā)表人:姚遠(yuǎn)香 )
