光信专业导论总结

主讲老师：李保生。

方涛——20100221

通过光信专业导论课的学习和自己通过各种方法所查资料，现就光纤这个方面说一说自己所学到的内容的和自己的感受。

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

光导纤维的原理。

2023年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。

人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了。人们曾经发现，光能沿着从酒桶中喷出的细酒流传输；人们还发现，光能顺着弯曲的玻璃棒光纤。

前进。这是为什么呢？难道光线不再直进了吗？

这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是全反射的作用，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。实际上，在弯曲的水流里，光仍沿直线传播，只不过在内表面上发生了多次全反射，光线经过多次全反射向前传播。

后来人们造出一种透明度很高、粗细像蜘蛛丝一样的玻璃丝──玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。

光导纤维的特点。

1、频带宽。

频带的宽窄代表传输容量的大小。载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。在vhf频段，载波频率为48．5mhz～300mhz。

带宽约250mhz，只能传输27套电视和几十套调频广播。可见光的频率达100000ghz，比vhf频段高出一百多万倍。尽管由于光纤对不同频率的光有不同的损耗，使频带宽度受到影响，但在最低损耗区的频带宽度也可达30000ghz。

目前单个光源的带宽只占了其中很小的一部分，采用先进的相干光通信可以在30000ghz范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个频道。

2．损耗低。

在同轴电缆组成的系统中，最好的电缆在传输800mhz信号时，每公里的损耗都在40db以上。相比之下，光导纤维的损耗则要小得多，传输um的光，每公里损耗在0．35db以下若传输1．55um的光，每公里损耗更小，可达0．2db以下。这就比同轴电缆的功率损耗要小一亿倍，使其能传输的距离要远得多。

此外，光纤传输损耗还有两个特点，一是在全部有线电**道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变，不用担心因环境温度变化而造成干线电平的波动。

3．重量轻。

因为光纤非常细，单模光纤芯线直径一般为4um～10um，外径也只有125um，加上防水层、加强筋、护套等，用4～48根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上光纤是玻璃纤维，比重小，使它具有直径小、重量轻的特点，安装十分方便。

4．抗干扰能力强。

因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。

5．保真度高。

因为光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输电视信号。实际测试表明，好的调幅光纤系统的载波组合三次差拍比c／ctb在70db以上，交调指标cm也在60db以上，远高于一般电缆干线系统的非线性失真指标。

6．工作性能可靠。

我们知道，一个系统的可靠性与组成该系统的设备数量有关。设备越多，发生故障的机会越大。因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器)，可靠性自然也就高，加上光纤设备的寿命都很长，无故障工作时间达50万～75万小时，其中寿命最短的是光发射机中的激光器，最低寿命也在10万小时以上。

故一个设计良好、正确安装调试的光纤系统的工作性能是非常可靠的。

光导纤维的应用