光纤传输的优点与缺点_光纤传输原理是什么

　　一、光纤传输的特性

　　光缆不易分支，因为传输的是光信号，所以一般用于点到点的连接。光的总线拓扑结构的实验性多点系统已经建成，但是价格还太贵。原则上，由光纤功率损失小、衰减少，有较大的带宽潜力，因此，一般光纤能够支持的接头数比双绞线或同轴电缆多得多。低价可靠的发送器为0.85um波长发光二极管LED，能支持100Mbps的传输率和1.5～2KM范围内的局域网。激光二极管的发送器成本较高，且不能满足百万小时寿命的要求。运行在0.85um波长的发光二极管检波器PIN也是低价的接收器。

　　雪崩光二极管的信号增益比PIN大，但要用20～50V的电源，而PIN检波器只需用5V电源。如果要达到更远距离和更高速率，则可用1.3um波长的系统，这种系统衰减很小，但要比0.85um波长系统贵源。另外，与之配套的光纤连接器也很重要，要求每个连接器的连接损耗低于25dB，易于安装，价格较低。光纤的芯子和孔径愈大，从发光二极管LED接收的光愈多，其性能就愈好。芯子直径为100um，包层直径为140um的光纤，可提供相当好的性能。其接收的光能比62.5/125um光纤的多4dB，比50/125um光纤多8.5dB。运行在0.8um波长的光纤衰减为6dB/Km，运行在1.3um波长的光纤衰减为4dB/Km。0.8um的光纤频宽为150MHz/Km，1.3um的光纤频宽为500MHz/Km。

　　综合布线系统中，主干线使用光纤做为传输介质是十分合适的，而且是必要的。

　　采用一种光波波分复用技术WDM（WAVELENGTHDIVISIONMULTI-PLEXING），可以在一条线路上复用、发送、传输多个位，一般按一个字节八位并行传输，对每个位流使用不同的波长，所以它所需的支持电路可在低速率下运行。WDM的光纤链路适合于字节宽度的设备接口，是一种新的数据传输系统。

　　二、光纤传输的优缺点

　　优点：

　　1、灵敏度高，不受电磁噪声之干扰。

　　2、体积小、重量轻、寿命长、价格低廉。

　　3、绝缘、耐高压、耐高温、耐腐蚀，适于特殊环境之工作。

　　4、几何形状可依环境要求调整，讯号传输容易。

　　5、高带宽，通讯量大衰减小，传输距离远。

　　6、讯号串音小，传输质量高。

　　7、保密性高。

　　8、便于敷设及搬运原料。

　　缺点：

　　1.质地脆，机械强度差。

　　2.光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。

　　三、光纤传输的材料

　　综合布线系统中使用的光纤为玻璃多模850nm波长的LED，传输率为100Mbps，有效范围约20Km.其纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成。内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高。由物理学可知，在两种介质的界面上，当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时，只要入射角度大于一个临界值，就会发生反射现象，能量将不受损失。这时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样，防止了光线在穿插过程中从表面逸出。

　　生产的光纤，无论是玻璃介质还是塑料介质，都可传输全部可见光和部分红外光谱。用光纤做的光缆有多种结构形式。短距离用的光缆主要有两种：

　　一种层结构光缆是在中心加钢丝或尼龙丝，外束有若干根光纤，外面在加一层塑料护套；

　　另一种是高密度光缆，它有多层丝带叠合而成，每一层丝带上平行敷设了一排光纤。

　　四、光纤传输过程

　　光纤传输是由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光媒体传播，在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。对光载波的调制为移幅键控法，又称亮度调制（IntensityModulation）。典型的做法是在给定的频率下，以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制，PIN和ILD检波器直接响应亮度调制。

　　功率放大：将光放大器置于光发送端之前，以提高入纤的光功率。使整个线路系统的光功率得到提高。在线中继放大：建筑群较大或楼间距离较远时，可起中继放大作用，提高光功率。前置放大：在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。

　　五、光纤传输原理介绍

　　光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。光纤，不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。如果在不使用中继器的情况下，传输范围能达到6-8km。

　　综观国内外配线系统的发展，我们可看出这样三个阶段：

　　1、双绞线阶段。在这个阶段语音同大规模数据通信不能混用也适应这样的数据通信。

　　2、同轴电缆+双绞线阶段。

　　3、光纤阶段。

　　射线光学理论是用光射线去代替光能量传输路线的方法，这种理论对于光波长远远小于光波到尺寸的多模光纤是容易得到简单而直观的分析结果的，但对于复杂问题，射线光学只能给出比较粗糙的概念。

　　多模光纤传输设备所采用的光器件是LED，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LED和增强LED——ELED。多模光纤传输所用的光纤，有62.5mm和50mm两种。

　　在多模光纤上传输决定传输距离的主要因素是光纤的带宽和LED的工作波长，例如，如果采用工作波长1300nm的LED和50微米的光纤，其传输带宽是400MHz.km，链路衰减为0.7dB/km，如果基带传输频率F为150MHz，对于出纤功率为-18dBm，接收灵敏度为-25dBm的光纤传输系统，其最大链路损耗为7dB，则可计算：

　　ST连接器损耗：

　　2dB（两个ST连接器）

　　光学损耗裕量：2

　　则理论传输距离：

　　L=（7dB-2dB-2dB）/0.7dB/km=4.2km

　　L为传输距离，而根据光纤的带宽计算：

　　L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km

　　其中B为光纤带宽，F为基带传输频率，那么实际传输测试时，L￡2.6km，由此可见，决定传输距离的主要因素是多模光纤的带宽。

　　9.1单模传输设备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带传输。

　　1550nm波长的光在G.652光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，1550nm波长的光在相同的光功率下传输的距离大于1310nm波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽B与色散因数D的关系为：

　　B=132.5/（DlxDxL）GHz

　　其中L为光纤的长度，Dl为谱线宽度，对于1550nm波长的光，其色散因数如表3为20ps/（nm.km），假设其光谱宽度等于1nm，传输距离为L=50公里，则有：

　　B=132.5/（DxL）GHz=132.5MHz

　　也就是说，对于模拟波形，采用1550nm波长的光，当传输距离为50公里时，传输带宽已经小于132.5MHz，如果基带传输频率F为150MHz，那么传输距离已经小于50km，况且实际应用中，光源的谱线宽度往往大于1nm。

　　从上式可以看出，1550nm波长的光在G.652光纤上传输时决定其传输距离限制的主要是色散因数。

　　9.2单模

　　DVI光纤延长器：（可传输HDMI音视频信号）T803-15KM-T（TX）/T803-15KM-R（RX），本产品致力于解决传统铜线电缆DVI连接线传输距离受限制的问题，采用2芯LC单模光纤传输R、G、B信号及数据时钟Clock信号，在分辨率高达1920×1200@60Hz的情况下，可以延伸传输距离到15千米。具有EDID读写功能，可以将显示器里的EDID存储内容读出并写到DVI发射模块T803-15KM-T（TX）中，使其能够适应不同分辨率的显示器系统。