光纤传输理论
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光纤传输知识点总结一、光纤传输的基本原理光纤传输的基本原理是利用光的全内反射特性进行信号的传输。
当光线进入光纤时,如果入射角小于临界角,光线就会被完全反射在光纤的内壁上,不会发生透射。
由于光的速度很快,因此通过光纤的传输速度也非常快。
在光纤传输过程中,光信号会在光纤中不断地进行全内反射,达到信息传输的目的。
二、光纤的特点1. 带宽大:由于光的波长较短,因此光纤的带宽远远大于传统的铜线传输。
2. 传输速度快:光的传输速度非常快,因此光纤传输的速度也非常快,是传统电信号传输的数倍甚至数十倍。
3. 抗干扰能力强:光信号在光纤中传输时,不会受到外界电磁干扰的影响,因此光纤传输的抗干扰能力非常强。
4. 传输距离远:由于光的传输损耗小,因此光纤传输可以实现更远距离的信号传输。
5. 体积小、重量轻:与传统的电缆相比,光纤具有较小的体积和重量,便于安装和维护。
三、光纤传输系统的结构光纤传输系统主要由光源、光纤、光接收器组成。
光源可以是激光、LED等发光器件,发出的光信号通过光纤传输到目标地点,然后被光接收器接收并转换成电信号。
在实际应用中,光纤传输系统通常还包括光纤放大器、光纤复用器、光纤解复用器等辅助设备,以及光纤连接器、光纤延长器等光纤配件。
四、光纤传输的应用1. 通讯领域:光纤传输在通讯领域得到了广泛的应用,包括电话通讯、数据传输、因特网接入等。
光纤传输的高速、大带宽特性,使其成为现代通讯系统的重要组成部分。
2. 电视信号传输:光纤传输可以实现高清晰度、高质量的电视信号传输,能够满足用户对高品质影视娱乐的需求。
3. 医疗领域:在医疗影像诊断和手术中,常常需要传输大量的影像数据。
光纤传输的高速、大带宽、抗干扰能力强的特性,使其成为医疗领域的首选传输介质。
4. 工业自动化:自动化生产线通常需要大量的传感器和执行器进行数据传输和控制,光纤传输可以满足这些设备的高速、抗干扰的需求。
5. 军事领域:光纤传输在军事通讯、雷达系统、导航系统等领域得到了广泛的应用,其高速、高可靠性的特性可以满足军事通讯的各种需求。
光缆传输原理
光缆传输原理是指利用光纤作为传输介质,通过光的全反射和折射特性来实现信息的传输。
光缆传输原理是现代通信技术中的重要组成部分,其优点包括传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等,因此在通信领域得到了广泛的应用。
首先,光缆传输原理的基础是光的全反射和折射特性。
光纤是一种细长的玻璃纤维,其内部被包裹着折射率较低的材料,使得光在光纤内部的传播受到限制。
当光线从光纤的一端射入时,由于光线在光纤内部的折射作用,光线会一直沿着光纤的轴线传播,直到到达另一端。
这种全反射和折射的特性使得光能够在光纤中传输,从而实现信息的传送。
其次,光缆传输原理的关键是利用光的特性来进行信息的编码和解码。
在光纤通信系统中,信息通常是以光脉冲的形式进行传输的。
发送端通过调制光脉冲的强度、频率或相位来表示数字信号,然后将光脉冲发送到光纤中。
接收端则通过光探测器将光脉冲转换为电信号,再经过解调器将其转换为数字信号。
这样就实现了信息的传输和接收。
另外,光缆传输原理的优势在于其传输速度快、带宽大和抗干扰能力强。
光纤的传输速度可以达到光的速度,远远快于传统的铜质电缆传输。
同时,光纤的带宽也远远大于铜质电缆,可以满足大容量数据的传输需求。
此外,光纤传输不受电磁干扰的影响,信号传输稳定可靠,抗干扰能力强。
总的来说,光缆传输原理是一种高效、稳定、可靠的信息传输方式,其在现代通信领域有着广泛的应用前景。
随着通信技术的不断发展,光缆传输原理将继续发挥其重要作用,为人们的生活和工作提供更加便捷、高效的通信服务。
分析光纤中的传输,可用两种理论:射线光学(即几何光学)理论和波动光学理论。
根据光纤横截面上折射率分布的情况来分类,光纤可分为阶跃折射率型和渐变折射率型。
数值孔径NA=,表示光纤的集光能力。
最大时延差 L 为光纤的长度相对折射率差 单位长度光纤的最大群时延差 损耗和色散是光纤的两个主要的传输特性。
色散可分为:模式色散、材料色散、波导色散。
采用内包层的作用:1减小基模的损耗,2得到纤芯半径较大的单模光纤。
0.85μm ,1.3μm 和1.55μm 左右是光纤通信中常用的低损耗窗口。
色散可分为模式色散,材料色散以及波导色散。
在所有的导模中,只有HE 11模式的截止频率为0,亦即截止波长为无穷大。
HE 11是任何光纤中都能存在、永不截止的模式,称为基模或主模。
最常用的光源是半导体激光器和发光二极管用半导体激光器的原因:1)半导体光源体积小;2)发射波长适合在光纤中低损耗传输;3)可以直接进行强度调制;4)可靠性较高。
原子中的电子可以通过和外界交换能量的方式发生量子跃迁,或称为能级跃迁,若电子跃迁中交换的能量是热运动的能量,称为热跃迁,若交换的能量是光能,则是光跃迁。
放大媒质:N2>N1,受激辐射占主导地位,r (v )>0,光波经过媒质时强度按指数规律增加,光波被放大。
21N N >的媒质是一中处于非热平衡状态下的反常情况,称之为粒子数反转或布居反转,这种媒质对应于激光型放大的情况。
在半导体物理中,通常把形成共价键的价电子所占据的能带称为价带,把价带上面邻近的空带(自由电子占据的能带)称为导带。
导带和价带之间,被宽度为Eg 的禁带所分开。
原子的电离以及电子与空穴的复合发光等过程,主要发生在价带和导带之间。
光子能量满足 Eg<hv<e0V 的光子有放大作用。
对大量原子组成的体系来说,将同时存在着光的自发发射、受激辐射、和受激吸收3个过程。
自发发射:处于高能级E2上的电子按照一定的概率自发地跃迁到低能级E1上,并发射一个频率为v 、能量为hv=E2—E1的光子,这个过程称为光的自发发射过程。
光纤传输信号原理光纤传输信号原理光纤不仅可用来传输模拟信号和数字信号而且不满足视频传输的需求。
其数据传输率能达几千Mbps。
如果在不使用中继器的情况下传输范围能达到6-8km。
我国外配线系统发展的三个阶段综观近年来国内外配线系统的发展我们可看出这样三个阶段1、双绞线阶段。
在这个阶段语音同大规模数据通信不能混用也适应这样的数据通信。
2、同轴电缆双绞线阶段。
它能满足用户的大量数据传输和视频的需求但需要更多的接入设备造价相对提高许多且不易今后的扩展需求。
3、光纤阶段。
即我们所说的最终阶段在此时各相应附属设备更完善数据处理能力更强扩展性更好。
近年来发展也特别快接入设备价格目前有所调整可以说这是一步到位的综合通信阶段。
分析光纤中光的传输可以用两种理论射线光学即几何光学理论和波动光学理论。
射线光学理论是用光射线去代替光能量传输路线的方法这种理论对于光波长远远小于光波到尺寸的多模光纤是容易得到简单而直观的分析结果的但对于复杂问题射线光学只能给出比较粗糙的概念。
波动光学是把光纤中的光作为经典电磁场来处理因此光场必须服从麦克斯韦方程组及全部边界条件。
从波动方程和电磁场的边界条件出发可以得到全面、正确的解析或数字结果给出波导中容许的场结构形式即模式发展和应用光纤通信技术应用迅速增长自1977年光纤系统首次商用安装以来电话公司就开始使用光纤链路替代旧的铜线系统。
今天的许多电话公司在他们的系统中全面使用光纤作为干线结构和作为城市电话系统之间的长距离连接。
提供商已开始用光纤/铜轴混合线路进行试验。
这种混合线路允许在领域之间集成光纤和同轴电缆这种被称为节点的位置提供将光脉冲转换为电信号的光接收机然后信号再经过同轴电缆被传送到各个家庭。
近年来作为一种通信信号传输的恰当手段光纤稳步替代铜线是显而易见的这些光缆在本地电话系统之间跨越很长的距离并为许多网络系统提供干线连接。
光纤是一种采用玻璃作为波导以光的形式将信息从一端传送到另一端的技术。