光纤的光传输原理是什么
的士司机-
光纤的光传输原理是什么？
1.
光纤通信原理——简介
光纤通信
(Fiber-optic
communication)
，也作光纤通讯。光纤通信是以
光作为信息
载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，首先将电信号转换
< br>成光信号，再透过光纤将光信号进行传递，属于有线通信的
一种。光经过调变后便
能携带资讯。自
1980
年代起，光纤
通讯系统对于电信工业产生了革命性
，同时也在数位时代
里扮演非常重要的角色。光纤通信传输容量大，保密性好等
优点。光
纤通信现在已经成为当今最主要的有线通信方式。
2.
光纤通信
原理——组成部分
最基本的光纤通
信系统由
光发信机、
光收信机、
光纤线
路、
中继器以及无源器件组成。
其中光发信机负责将信号转变成
适合于在光纤上传输的光
信号，
光纤线路负责传输信号，
而光收信机负责接收光信号，
并从中提取信息，
然后转变成电信号，
最后得到对应的话音、
图象、数据等信息
。
(1)
光发信机
----
由光源、驱动器和
调
制器组成，
实现电
/
光转换的光端机。
其功能是将来自于电
端机的电信号对光源发出的光波进行调制，
成为已调光波，
然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。
(2)
光收信机
----
由光检测器和光放大器组成，实现光
/
电转换的
光端机。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测<
/p>
器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放
大到足
够的电平，
送到接收端的电端级去。
(3)
光纤线路
----
其功能是将发信端发出的已调光信号，
经过光纤或光缆的
远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信
息任务。
(4)
中继器
----
由光检测器、光源和判决再生电
路组成。
它的作用有两个：一个是补偿光信号在光纤中传输
时受到的衰减
;
另一个是对波形失真的脉冲进行整形。
(5)
无源器件
----
包括光纤连接器、
耦合器等，
完成光纤间的连接、
光纤与光端机的连接及耦合。
3.
光纤通信原理
光纤通信
的原理就是：在发送端首先要把传送的信息
(
如话音
)
变成电
信号，
然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电
信号的幅度
(
频率
)
变化而变化，并通过光纤经过
光的全反射
原理传送
;
在接收端，
检测器收到光信号后把它变换成电信号，
经解调后恢复原信息。
光通信正是利用了全反射原理，
当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反
射，从而达
到长距离传输的目的。光纤的导光特性基于光射
线在纤芯和包层界面上的全反射，使光线
限制在纤芯中传输。
光纤中有两种光线，即子午光线和斜射光线，子午光线是位
于子午面上的光光线，而斜射光线是不经过光纤轴线传输的
光线。
下面以光线在阶跃光纤中传输为例解释光
通信的
原理。
如图所示为阶跃型光纤，
纤芯折射率为
n1
，
包层
的折射率为
n2
，且
n1>n2
，空气折射率为
n0
。在光纤内传
输的子午光线，简称内光线，遇到
纤芯与包层的分界面的入
射角大于
θc
时，才能保证光线在纤芯内产生多次反射，使
光线沿光纤传输。然而，内光线的入射角大
小又取决于从空
气中入射的光线进入纤芯中所产生折射角
θ2，
因此，
空气和
纤芯界面上入射光的入射
角
θi
就限定了光能否在光纤中以
全反
射形式传输，与内光线入射角的临界角
θc
相对应，光
纤入射光的入射角
θi
有一个最大值
θmax。
当光线以
θi>θmax
入射到纤芯端面上时，内光线将以小于
θc
的入
射
角投射到纤芯和包层界面上。这样的光线在包层中折射角小
于
90
度，该光线将射入包层，很快就会露出光纤。
当
光线以
θ
i4、有关光线的基本相关概念电磁波谱通信波段划
分及相应传输媒介光的折射
/
反射和全反射因光在不同物质
中的传播速度是
不同的，所以光从一种物质射向另一种物质
时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射
。而且，折射
光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达
到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回
来，这就是光的全反
射。不同的物质对相同波长光的折射角
度是不同的（即不同的物质有不同的光折射率）<
/p>
，相同的物
质对不同波长光的折射角度也是不同。光纤通讯就是基
于以
上原理而形成的。反射率分布：表征光学材料的一个重要参
数是折射率，用
N
表示，真空中的光速
C
与材料中光速
V
之比就是材料的折射
率。
N
＝
C/V
光纤通信用的石英玻璃的
折射率约为
1.5
< br>光的基本知识光纤结构光纤裸纤一般分为三
层：第一层：中心高折射率玻璃芯（芯
径一般为
9-
10μm,(单
模）
50
或
62.5
（
多模）
。第二层：中间为低折射率硅玻璃包
层（直径一般为
125μm）
。第三层：最外是加强用的树脂涂
层。
1)
纤芯
< br>core
：
折射率较高，
用来传
送光；
2)
包层
coating
：
折射率较低，
与
纤芯一起形成全反射条件；
3)
保护套
jacket
：
强度大，能承受较大冲
击，保护光纤。
3mm
光缆
橘色
MM
多模黄色
SM
单模光纤的尺寸外径一般为
125u
m(
一根
头发平均
100um)
内径：单模
9um
多模
50/62.5um
数值孔
径入射到光纤端面的光并不能全
部被光纤所传输，只是在某
个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值<
/p>
孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同
厂家生
产的光纤的数值孔径不同光纤的种类按光在光纤中
的传输模式可分为：多模（
Multi-Mode
）
(
简称：
MM
）
单
模（
Single-Mode
）
(
简称：
S
M
）
多模光纤：中心玻璃芯较
粗
（
50
或
62.5μm）
，
可传多种模式的光。
但其模间色散较大，
这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加
会更加
严重。例如：
600MB/KM
的光纤在
2KM
时则只有
300MB<
/p>
的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有
几公里
。
单模光纤：
中心玻璃芯较细
（芯径一
般为
9
或
10μm）
< br>，
只能传一种模式的光。实际上是阶跃型光纤的种，只是纤芯
径很小，理论上只允许单一传播途径的直进光入射至光纤内，
并在纤芯内作直线传播
。光纤脉冲几乎没有展宽。因此，其