4.3.3 光纤

作者: 朱加强 出处:北大燕工教育研究院　 (  ) 砖  (  ) 好  评论 ( ) 条 　进入论坛

更新时间：2007-06-15 16:46
关 键 词：光纤  布线  网络  OSI  IP  协议  计算机网络技术
阅读提示：《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。

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。

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