光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫(xiě),是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而 達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。光纖實(shí)際是指由透明材料做成的纖芯和在它周圍采用比纖芯的折射率稍低的材料做成的包層,并將射入纖芯的光信號(hào),經(jīng)包層界面反射,使光信號(hào)在纖芯中傳播前進(jìn)的媒體。一般是由纖芯、包層和涂敷層構(gòu)成的多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱圓柱體。光纖有兩項(xiàng)主要特性:即損耗和色散。
請(qǐng)想像有一根無(wú)限長(zhǎng)的飲水麥管或柔軟的塑料管。例如,想像有一根數(shù)公里長(zhǎng)的管道。現(xiàn)在,假設(shè)管道的內(nèi)壁覆蓋了一層全反射鏡。然后,假設(shè)您從管道的一端往里看。在數(shù)公里遠(yuǎn)的另一端,您的一位朋友打開(kāi)手電筒向管道內(nèi)照射。因?yàn)楣艿纼?nèi)壁是全反射鏡,所以手電筒發(fā)出的光將在管道內(nèi)壁上反復(fù)反射(即使管道可能扭曲),結(jié)果,您將在另一端看到光。
你好,原理是先在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號(hào),然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上,使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度(頻率)變化而變化,并通過(guò)光纖發(fā)送出去;在接收端,檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào),經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息.
它的原理主要是在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號(hào),然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上,使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度(頻率)變化而變化,并通過(guò)光纖發(fā)送出去;在接收端,檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào),經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息,是一種利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式。
要了解光纖線纜是如何工作的,請(qǐng)想像有一根無(wú)限長(zhǎng)的飲水麥管或柔軟的塑料管。例如,想像有一根數(shù)公里長(zhǎng)的管道。現(xiàn)在,假設(shè)管道的內(nèi)壁覆蓋了一層全反射鏡。然后,假設(shè)您從管道的一端往里看。在數(shù)公里遠(yuǎn)的另一端,您的一位朋友打開(kāi)手電筒向管道內(nèi)照射。因?yàn)楣艿纼?nèi)壁是全反射鏡,所以手電筒發(fā)出的光將在管道內(nèi)壁上反復(fù)反射(即使管道可能扭曲),結(jié)果,您將在另一端看到光。如果您的朋友以莫爾斯電碼編碼方式打開(kāi)和關(guān)閉手電筒,他就可以通過(guò)該管道與您通信。這就是光纖線纜的基本原理。
用內(nèi)部覆蓋反射鏡的管道制作線纜是可以的,但是這根線纜會(huì)非常粗大,并且用全反射鏡覆蓋管道內(nèi)壁也很困難。因此,真正的光纖線纜是用玻璃制成的。玻璃極其純凈,即使其長(zhǎng)度達(dá)數(shù)公里長(zhǎng),光仍然可以透射(請(qǐng)想像玻璃是如此透明,以至于數(shù)公里厚的窗戶看起來(lái)仍然很清澈)。人們將玻璃抽成極細(xì)的玻璃絲,其厚度與人的頭發(fā)相仿。然后,在玻璃絲外面包上兩層塑料。
通過(guò)用塑料包裹玻璃絲,相當(dāng)于在玻璃絲周圍形成了反射鏡。這一反射鏡產(chǎn)生全內(nèi)反射,就像管道內(nèi)部覆蓋的全反射鏡一樣。您可以在黑暗的房間內(nèi),利用手電筒和窗戶來(lái)體驗(yàn)這種反射。如果您用手電筒以90度的角度向窗戶照射,光線將直接透過(guò)玻璃。但是,如果您以非常小的角度(幾乎與玻璃平行)照射,玻璃就將如同反射鏡,您會(huì)看到光束從窗戶反射出來(lái)并照射在屋內(nèi)的墻壁上。光纖內(nèi)傳輸?shù)墓饩€正是以這種極小的角度反射,從而完全保持在光纖內(nèi)部。
為了通過(guò)光纖線纜發(fā)送電話交談?wù)Z音,人們將模擬語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(有關(guān)詳細(xì)信息,請(qǐng)參見(jiàn)模擬錄音和數(shù)字錄音工作原理)。位于管道一端的激光器交替打開(kāi)和關(guān)閉,從而發(fā)送每位數(shù)據(jù)。采用單激光器的現(xiàn)代光纖系統(tǒng)每秒可傳輸數(shù)十億位數(shù)據(jù)——激光每秒可打開(kāi)和關(guān)閉數(shù)十億次。最新的系統(tǒng)使用多臺(tái)具有不同顏色的激光器在同一條光纖中傳輸多個(gè)信號(hào)。
現(xiàn)代光纖線纜可以將信號(hào)傳輸很遠(yuǎn)的距離——可能達(dá)到100公里。在長(zhǎng)途線路上,每60至100公里就有一個(gè)設(shè)備箱。箱內(nèi)的設(shè)備拾取信號(hào)并將其完好無(wú)損地轉(zhuǎn)發(fā)到下一段光纖。