光纖通信原理

導(dǎo)讀：想必大家對(duì)光纖通信都不陌生了吧，光纖通信憑借其傳輸容量大，保密性好，已經(jīng)成為世界上最主要的有線通信方式。它到底為何如此厲害呢?下面我為大家簡(jiǎn)單介紹一下光纖通信的原理吧!!!

光纖通信(Fiber-optic communication)，也作光纖通訊。光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式，首先將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再透過(guò)光纖將光信號(hào)進(jìn)行傳遞，屬于有線通信的一種。光經(jīng)過(guò)調(diào)變后便能攜帶資訊。自1980年代起，光纖通訊系統(tǒng)對(duì)于電信工業(yè)產(chǎn)生了革命性 ，同時(shí)也在數(shù)位時(shí)代里扮演非常重要的角色。光纖通信傳輸容量大，保密性好等優(yōu)點(diǎn)。光纖通信現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)今最主要的有線通信方式。

最基本的光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)信機(jī)、光收信機(jī)、光纖線路、中繼器以及無(wú)源器件組成。其中光發(fā)信機(jī)負(fù)責(zé)將信號(hào)轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?hào)，光纖線路負(fù)責(zé)傳輸信號(hào)，而光收信機(jī)負(fù)責(zé)接收光信號(hào)，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，最后得到對(duì)應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。

(1)光發(fā)信機(jī)----由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成，實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。其功能是將來(lái)自于電端機(jī)的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖或光纜去傳輸。

(2)光收信機(jī)----由光檢測(cè)器和光放大器組成，實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。其功能是將光纖或光纜傳輸來(lái)的光信號(hào)，經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。

(3)光纖線路----其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到收信端的光檢測(cè)器上去，完成傳送信息任務(wù)。

(4)中繼器----由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減;另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖近行政性。

(5)無(wú)源器件----包括光纖連接器、耦合器等，完成光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合。

光纖通信的原理就是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度(頻率)變化而變化，并通過(guò)光纖經(jīng)過(guò)光的全反射原理傳送;在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。

光通信正是利用了全反射原理，當(dāng)光的注入角滿足一定的條件時(shí)，光便能在光纖內(nèi)形成全反射，從而達(dá)到長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪康?。光纖的導(dǎo)光特性基于光射線在纖芯和包層界面上的全反射，使光線限制在纖芯中傳輸。光纖中有兩種光線，即子午光線和斜射光線，子午光線是位于子午面上的光光線，而斜射光線是不經(jīng)過(guò)光纖軸線傳輸?shù)墓饩€。

下面以光線在階躍光纖中傳輸為例解釋光通信的原理。

如圖所示為階躍型光纖，纖芯折射率為n1，包層的折射率為n2，且n1>n2，空氣折射率為n0。在光纖內(nèi)傳輸?shù)淖游绻饩€，簡(jiǎn)稱內(nèi)光線，遇到纖芯與包層的分界面的入射角大于θc時(shí)，才能保證光線在纖芯內(nèi)產(chǎn)生多次反射，使光線沿光纖傳輸。然而，內(nèi)光線的入射角大小又取決于從空氣中入射的光線進(jìn)入纖芯中所產(chǎn)生折射角θ2，因此，空氣和纖芯界面上入射光的入射角θi就限定了光能否在光纖中以全反射形式傳輸，與內(nèi)光線入射角的臨界角θc相對(duì)應(yīng)，光纖入射光的入射角θi 有一個(gè)最大值θmax。

當(dāng)光線以θi>θmax入射到纖芯端面上時(shí)，內(nèi)光線將以小于θc 的入射角投射到纖芯和包層界面上。這樣的光線在包層中折射角小于90度，該光線將射入包層，很快就會(huì)露出光纖。

當(dāng)光線以 θi<θmax入射到纖芯端面上時(shí)，入射光線在光纖內(nèi)將以大于 的θc入射角投射到纖芯和包層界面上。這樣的光線在包層中折射角大于90度，該光線將在纖芯和包層界面產(chǎn)生多次反射，使光線沿光纖傳輸。

光纖通信原理介紹完了，想要深入了解光纖通信的童鞋們快來(lái)看看下面的幾篇文章吧~~~~~

1.光纖通信的現(xiàn)狀及其未來(lái)發(fā)展與應(yīng)用

2.深入解析光纖通信技術(shù)

3.光纖接入技術(shù)與光纖通信技術(shù)的發(fā)展

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