夜間的多彩噴泉，劃過一道道五彩斑斕的弧線，點(diǎn)綴夜空再合適不過。但不知道大家在欣賞這樣的美景時(shí)有沒有注意過這樣一個(gè)細(xì)節(jié)，光線不再是直線行進(jìn)了，而是順著水流在彎曲。這是光的全反射，而光纖傳輸的原理就是光的全反射原理。

一光纖的發(fā)展歷史

　　1966年“光纖之父”高錕博士首次提出光纖通訊。

　　1970年貝爾研究所研制出在室溫下可連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器。

　　同年，康寧公司研究出損耗為20dB/Km的低損耗光纖。

　　1977年芝加哥世界上第一條45Mb/s的通信線路投入商用。

　　次年，F(xiàn)ORT在法國(guó)首次安裝其生產(chǎn)的光纖。

　　我國(guó)的光纖通信的研究始于1970年郵電部武漢郵電科學(xué)研究院，至1979年拉制出我國(guó)自主研發(fā)的第一根實(shí)用光纖。時(shí)至今日，光纖已走進(jìn)千家萬戶，中國(guó)的光纖年產(chǎn)能已達(dá)到上億公里。

二光纖的結(jié)構(gòu)

　　光纖裸纖一般分為三層：

　　第一層：中心高折射率玻璃芯(不同類型光纖芯徑不一)。

　　第二層：中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm)。

　　第三層：最外層是加強(qiáng)用的樹脂涂層。

　　圖1 光纖結(jié)構(gòu)示意圖

　　第一層的纖芯折射率較高，用來傳送光；第二層包層折射率低，與纖芯一起形成全反射條件；第三層保護(hù)套強(qiáng)度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光纖。

三光纖的分類

　　按照纖芯折射率又可分為階躍型光纖(SIF)和漸變型光纖(GIF)。

　　階躍型光纖的中心玻璃芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，信號(hào)畸變大，模間色散高。

　　漸變型光纖的中心玻璃芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離。

　　根據(jù)光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)文?SM)和多模光纖(MM)。

　　單模光纖的中心玻璃芯較細(xì)(一般為9-10μm)，只能傳輸一種模式的光，即基模(最低階模式)。單模光纖信號(hào)畸變很小，折射率分布與SIF相似，適用于長(zhǎng)距離、大容量的光纖通信系統(tǒng)。

　　多模光纖的中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)中傳輸?shù)哪Ｊ讲恢挂粋€(gè)，即在光纖中存在多個(gè)傳導(dǎo)模式。多模光纖信號(hào)畸變大，適用于中距離、中容量的光纖通信系統(tǒng)。

　　綜合各類型光纖存在的差異性和缺陷，現(xiàn)在單模光纖都采用階躍型，多模光纖多為漸變型光纖。

　　下圖為階躍型多模光纖、漸變型多模光纖和階躍型單模光纖的性能對(duì)比。

　　圖2 各類型光纖的性能對(duì)比

四光纖傳輸?shù)幕緲?gòu)架

　　光纖傳輸系統(tǒng)由發(fā)送單元、傳輸單元、接收單元和連接器件四大構(gòu)件組成。

　　發(fā)送單元負(fù)責(zé)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，傳輸單元作為載送光信號(hào)的介質(zhì)將信號(hào)傳遞到接收單元，將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。連接器件在之間起到連接光纖到光源、光檢測(cè)以及其它光纖的作用。

　　圖3 光纖傳輸?shù)幕緲?gòu)架

五光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)

　　通過和傳統(tǒng)通訊手段的比較，我們能夠發(fā)現(xiàn)光纖通信傳輸頻帶極寬，通信容量很大，由于光纖衰減小，中繼距離長(zhǎng)，故傳輸距離遠(yuǎn)。光纖中的光信號(hào)抗電磁干擾，保密性好，信號(hào)傳輸質(zhì)量高，而且光纖尺寸小，重量輕，利于傳輸和鋪設(shè)，特殊抗惡意損壞光纖的工作溫度可以達(dá)到300度。

　　光纖通信的優(yōu)點(diǎn)也就決定了為什么要用光纖傳感器。光纖即使在高溫和電磁干擾復(fù)雜的環(huán)境下也能夠保證通信質(zhì)量，并具有極高的數(shù)據(jù)傳輸能力，使得光纖成為傳感器輸出的最佳選擇。如WP4000變頻功率分析儀的前端數(shù)字化功能就是將前端傳感器輸出信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，通過光纖傳輸至分析儀，阻斷電磁干擾傳播途徑，保證數(shù)據(jù)精確性。

　　隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，相信光纖傳感器將會(huì)成為市場(chǎng)的主流。

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