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4.3.3 光纤

2007-06-15 16:46 朱加强 北大燕工教育研究院 字号:T | T
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《计算机网络技术》一书全面系统的介绍了计算机网络技术知识,贯穿计算机网络的方方面面对于入学者可以说是先纵览网络,以后对网络的学习更加具有目标性。本节简单介绍了计算机网络的发展趋势。本文是光纤知识。

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4.3.3 光纤
光导纤维(optical fiber)是一种传输光束的细微而柔韧的介质,通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝,由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯用来传导光波。包层有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时,其折射角将大于入射角。因此,如果折射角足够大,就会出现全反射,即光线碰到包层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复,光也就沿着光纤传输下去,如图4-12所示。现代的生产工艺可以制造出超低损耗的光纤,即做到光线在纤芯中传输好几公里而基本上没有什么损耗,这乃是光纤通信得到飞速发展的最关键因素。

图 4-12 光纤组成
图4-13 光纤传输时折射

光纤传输原理:光纤在两点之间传输数据时,在发送端要具备光发机,在接收端要置有光接收机,如果有实现双向收、发,则双方都应具备光接收机和光发机。“光发机”主要是将计算机内部的数字信号转换成光纤可以接收的光信号,“光接收机”主要是将光纤上的光信号转换成计算机可以识别的数字信号。
在光纤中,只要射到光纤表面的光线的入射角大于某一个临界角度,就可以产生全反射如图4-13。因此,可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输,这种光纤就称为多模光纤。但是,若光纤的直径减小到只有一个光的波长,则光纤就像一根波导一样,可使得光线一直向前传播,而不会有多次反射,这样的光纤就称为单模光纤。单模光纤与多模光纤的特性比较见下表4-1。

表4-1 单模光纤与多模光纤的特性比较
光纤的类型由模材料(玻璃或塑料纤维)及芯和外层尺寸决定,芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用的光纤有:
8.3μm芯、125μm外层、单模。
62.5μm芯、125μm外层、多模。
50μm芯、125μm外层、多模。
100μm芯、l40μm外层、多模。
光导纤维电缆由一捆纤维组成,简称为光缆。光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点:
(1)频带宽(单模可达3.3GHz);
(2)衰减较小,可以说在较长距离和范围内信号是一个常数;
(3)不受电源冲击、电磁干扰相电源故障的影响,电磁绝缘性能好;
(4)细、重量轻;
(5)无光泄漏,因而保密性好‘
(6)中继器的间隔较大,因此可以减少整个通道中中继器的数目,以降低成本。根据贝尔实验室的测试,当数据的传输速率为420Mbps且距离为119km无中继器时,其误码率为10-8,可见其传输质量很好。而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器。
光缆的上述优点是由其内在的物理特性所决定的:它传输的是光子,而光子不互相影响,不受外界电磁干扰,且本身也不向外辐射信号。
当然,光缆也有缺点。首先,抽头困难是它固有的难题,因为割开的光缆需要再生和重发信号,光纤接口也比较昂贵;其次,由于光传输是单向的,要实现双向传输则需要有两根光纤或一根光纤上有两个频段。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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