Editorial Feature

什么是光纤?

现代高速语音和数据通信已经超过了传统的铜线,现在依赖于用于散装信息传输的光纤电缆。

光纤或光纤是长的,具有人毛直径的薄股线。它们由高纯度玻璃或塑料制成。光纤布置在称为光缆的束中,其中光信号沿光纤的中心从一端传递到另一端。

光纤如何工作?

为了了解光纤工作的方式,我们需要定义光纤是什么。

光纤由三个基本元素组成,即核心,包层和外涂称为夹克(Figure 1).

Fig 1. 基本光纤方案。

是一股连续的高纯度玻璃(SiO2)或直径在微米中测量的塑料(小于人头发的直径)。光纤芯将光信号传输到附接的光源到接收装置。核心被一个人包围 克利德 将光线反射到核心的材料。这种包层层被缓冲材料包围(涂层)这加强了纤维核心,有助于吸收冲击并保护纤维免受水分和损伤。涂层通常包括塑料材料的一种或多种涂层。

光纤通常由其尺寸指定,作为芯的外径,包层和涂层。例如,62.5 / 125/250是指具有62.5的纤维µM直径核心,一个125µm直径包层和250µM外涂层直径。有两种类型的光纤,即单模纤维和多模纤维。单模纤维具有大约9微米直径的小芯,发射红外激光(波长= 1,300至1,550纳米)。多模纤维具有较大的芯,直径约为62.5微米,传输红外光(波长= 850至1,300纳米)来自发光二极管(LEDs)。塑料光纤(POF)具有1毫米直径的大芯,发射可见红灯(wavelength = 650 nm) from LEDs.

光如何在光纤电缆上行驶?

光纤工作基于原则 全内反映 (TIR)发生在核心和包层之间的界面处的现象。光纤电缆中的光线穿过核心(hallway)通过不断弹跳(mirror-lined walls)。换句话说,光包含在玻璃芯内并通过精确地设计其折射率而包层。包层具有比芯的折射率较低,因此包层将光信号保持在芯内。而且,包层不吸收来自芯的任何光,光波可以行驶很远的距离。

换句话说,当纤维弯曲时,光束最终会撞到墙壁。如果它是一个走廊的手电筒,当它撞到墙壁时,光线会停止。如果墙壁衬有镜子,则光束将反弹并继续。这基本上是光纤电缆中发生的事情。所有这些都绕过逐渐逐渐降低光束,并且在某些间隔时必须再生信号。这使得光纤通信系统比通过光纤加入的发射器和接收器更复杂。

图像信用:Studi8neoSiam / shutterstock.com

光纤系统的主要组件是什么?

光纤系统由四个主要部分组成:

  • 发射机
  • 光纤
  • 光再生器
  • 光接收器

发射机 生成并编码光信号。它通常是激光二极管或发光二极管(LED) based system.

光纤 在远处进行光信号。如上所述,它是一种光学纯净的玻璃或塑料。如今,研究人员专注于培养具有最高纯度的眼镜。例如,具有高氟化物含量的眼镜(氟锆酸盐,氟铝酸盐)应用于改善光纤性能,因为它们对几乎透明的可见光频率范围是透明的。

光学的 再生器 是一种激光放大器的形式,可以提高光信号。随着光信号与距离降低,需要一个到多个再生器的任何数字。

光学的 接收者 使用光电二极管或光电池来检测输入光信号。接收器对光信号进行解码。

光纤的优点

光纤与传统的金属线系统或同轴传输有许多优点,例如:

  • 改进了系统性能
  • 光学损耗减少到最小值
  • 没有干扰
  • 不易燃性
  • 安全
  • 更大的带宽和高数据承载能力
  • 可用性的长距离轻型电缆
  • 安装和维护成本较低

光纤的主要缺点是与光纤安装所需的铜缆和高熟练的人力相比,光纤的主要缺点是比较光纤安装所需的高熟练的人力。

应用程序

光纤技术已被用于电信,光子,医学和工程的许多领域。光纤与语音,数据和视频传输,互联网,有线电视和电话连接相关联。除了广泛的通信和数据应用外,光纤还用于医学成像,传感,军用和空间应用或机械检查。

来源和进一步阅读

  • 耶,柴。光纤手册。学术出版社,1990年。
  • S. Addankiai,S.Amiribc,P. Yupapin,物理学,对光纤的审查 - 纤维激光器的引入和应用,结果10,743-750,2018。

这篇文章于3日更新rd. December, 2018.

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