计算机网络技术中的光纤传输实例

2023-10-19 理论教育版权反馈

【摘要】：如图2.18所示为在光纤中传播光线的示意图。图2.17光缆及光纤构成图2.18光线在光纤中的传播实际上，光线在传输中以任何大于临界值角度入射，在不同介质的边界都将按全反射的方式在介质内传播，而且不同频率的光线在介质内部将以不同的反射角传播。一般地，单模光纤的纤芯直径为8 ～10 μm，包层直径为125 μm，使用的光波波长为1 310 nm、1 550 nm；多模光纤的纤芯直径为50 ～200 μm，使用的光波波长为850 nm、1 310 nm。

光纤全称“光导纤维”，由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质。有时，也将多条光纤称为光缆。光纤由纤芯和包层两部分构成，纤芯很细，负责传导光波，具有较高的折射率，包层较纤芯有较低的折射率，负责光的反射，如图2.17所示为光纤及其构成示意图。与铜质传输介质相比，光纤不会向外辐射电信号，具有较好的安全性和可靠性，能够提高网络的整体性能。

（1）光纤通信原理

光纤通信是利用光的全反射原理传输光信号。当光线经过两种不同折射率的介质进行传播时（如从玻璃到空气），光线会发生折射。假设光线在玻璃上的入射角为α 时，则在空气中的折射角为β。根据光的全反射原理，当光线在玻璃上的入射角大于某一临界值时，光线将完全反射回玻璃，而不会射入空气。这样，光线将完全在光纤中传播，并且不断地进行这种全反射，并几乎无损耗地向前推进。如图2.18所示为在光纤中传播光线的示意图。纤芯是光的传导部分，而包层的作用是将光封闭在纤芯内。纤芯的折射率高，包层的折射率低，这样才能将光封闭在纤芯内。

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图2.17　光缆及光纤构成

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图2.18　光线在光纤中的传播

实际上，光线在传输中以任何大于临界值角度入射，在不同介质的边界都将按全反射的方式在介质内传播，而且不同频率的光线在介质内部将以不同的反射角传播。(www.chuimin.cn)

（2）光纤的分类

根据光纤纤芯直径的粗细，可将光纤分为多模光纤和单模光纤两种。如果光纤纤芯的直径较粗，当不同频率的光信号在光纤中传播时，就有可能在光纤中沿不同传播路径进行传播，具有这种特性的光纤称为多模光纤。如果将光纤的纤芯直径一直缩小，直至接近光波波长时，则光纤如同一个波导，光线在光纤中的传播几乎没有反射，而是沿直线传播，这样的光纤称为单模光纤。

一般地，单模光纤的纤芯直径为8 ～10 μm，包层直径为125 μm，使用的光波波长为1 310 nm、1 550 nm；多模光纤的纤芯直径为50 ～200 μm，使用的光波波长为850 nm、1 310 nm。

单模光纤造价很高，需要激光作为光源，但其无中继传输距离非常远，且能获得非常高的数据传输速率，一般用于广域网主干线路；多模光纤相对来说无中继传播距离要短些，数据传输速率也相对单模光纤较小，但其价格较便宜一些，并且可以用发光二极管作为光源，因此，多模光纤在网络综合布线中也有较大的应用价值。多模光纤可作为高速以太网组网的传输介质。

（3）光纤通信的主要特点

与铜质电缆相比，光纤通信具有其他传输介质无法比拟的优点。用光纤传输的信号频带宽、通信容量大、信号衰减小、传输距离长，信号抗干扰能力强、误码率低，信道抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线。

光纤通信技术的发展，为宽带网络奠定了非常好的基础。由于制作光纤的材料（石英）来源十分丰富，光纤通信的成本也会随着技术的发展进一步降低，光纤传输及光纤通信将在计算机网络的组网和应用中占绝对优势。

计算机网络技术中的光纤传输实例

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