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感受光纤的魔力

2007-08-30 本刊编辑部 JERRY TANG INFOAV CHINA


 感受光纤的魔力
  专业视听系统以及监控系统需要考虑图像、音频、数据这三类信号的传输问题,在光纤应用之前,铜缆因为技术成熟而被广泛应用,但铜缆有传输距离短、易受电磁干扰、维护费用高等缺陷。光纤出现之后,随着技术的成熟,在通信领域迅猛发展,已成为远距离/近距离(超过500/800米的距离)的首选,当前唯一阻碍光纤在更大范围应用的问题,就是其还有待降低的成本。光纤在视听领域的应用虽然不像其在通信领域那么普及,但光纤凭着优异的技术特性,已经吸引越来越多的目光,在可以预见的将来,随着成本的逐步下降,光纤在视听领域也将会迅速普及。本文就先带领大家一起来感受下光纤的魔力。

光纤不是普通线缆
  光纤与电导体构成的传输媒体有着本质的不同,光纤所传输的信号是光束,而非电信号。因此光纤所传输的信号可以不受电磁干扰。光纤不仅是目前可用的传输媒体,由于其具有很大的带宽,所以光纤在若干年后都将会继续使用。光缆是由许多细如发丝的塑胶或玻璃纤维外加绝缘护套组成,光束在玻璃纤维内传输,防磁防电,传输稳定,质量高,能很好的胜任高速以及大数据量的传输。

  下面是几种传输媒体的比较:

 感受光纤的魔力

  从上表可以看出,光缆与其他媒体相比,在传输距离、带宽、传输质量等方面都有极为明显的优势。

光纤怎样传输信号
    光纤的信号传输可分为两种方式,即模拟方式(基带信号)和数字方式。早期的光传输中采用模拟方式,即由光的亮度直接表示信号的幅度(AM方式或IM方式),这种传输原理与在电缆中传输无本质区别。其明显的缺点在于信号的质量受到传输系统的影响,另一个不足就是信号的带宽不高。(例如:视/音频信号的基带光发射/接收机)

    而数字传输是利用码流中的0和1控制激光管的开/关,形成脉冲的光信号,收端再将光脉冲恢复为电信号,相比模拟方式有如下优点:

  1、只要收端的光脉冲接收正确,就可无损地恢复原信号,并且在传输中还可对数字信号进行纠错,这与数字信号传输原理一样;

  2、激光管的开/关速度足够快(可在几十个GHz)因此传输信号的码流也可足够快,信号带宽很宽。
 
  由数字光纤传输的原理可知,只要收端的光脉冲接收正确,就可无损地恢复信号,如何保障这一点呢?激光发射器有一定的发射功率,光信号在光纤中传输时会有一些衰减(0.5dB/km单模),在熔接(0.001dB/次)和接头(0.2-0.5dB/次)时也有衰减,但只要激光接收器收到的功率大于它的灵敏度,接收器就可以正确地恢复信号。现在应用的光发/收器件,发射功率与灵敏度之间有20-30dB的差是很容易办到的,那么在单模的传输系统中传输几十公里是完全办得到的,通信行业一般定在20km左右。

 感受光纤的魔力
  单模(single-mode SM)是指光线在光纤中基本上按同一角度全反射,传输时只有单一模式,其优点在于损耗小,接收稳定;缺点在于光发/收模块价格较高,安装时要求精度高,但光纤比多模便宜(相差20-30%)。单模传输设备所采用的光器件是LD,通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长,按输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD(分布反馈光器件)。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是G..652,其线径为9微米。1310nm波长的光在G.652光纤上传输时,决定其传输距离限制的是衰减因数;因为在1310nm波长下,光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为0,在1310nm波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频传输。1550nm波长的光在G.652光纤上传输时的衰减因数很小,单纯从衰减因数考虑,1550nm波长的光在相同功率下传输的距离大于1310nm波长的光,但实际情况并非如此,由于色散因数的影响,相同功率下1550nm波长的光在G.652光纤上的传输距离要小于1310nm波长的光。

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  多模(Multi-mode)是指光线在光纤中有多种角度反射,包括漫反射等,因此传输时有多种传输模式。其优点是光发/收模块便宜,安装时精度要求低一些,但多模光纤传输由于散射等现象,功率损失严重,传输距离要近得多(按通信行业标准为1024*768分辨率下500米)且光纤<

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