光纤技术
光纤技术
光纤技术作为一种新兴的基础材料,已广泛应用于通信、电子和电力等多个领域。随着科技的发展,光纤技术以其新颖性和便利性赢得了广泛的赞誉。
技术原理
光纤技术通常包括三个组成部分:光信号发送端、光纤本身以及光信号接收端。其中,光信号发送端负责将电信号转化为光信号,常用的电光转换器件包括发光二极管和半导体激光管。光纤的作用是传递光信号,常选用具有低损耗特性的多模或单模石英光纤。光信号接收端则将接收到的光信号转换回电信号,常见的光电转换器件有半导体光电二极管雪崩光电二极管。为了确保光纤传输系统的有效运行,光源的发光波长必须与传输光纤的低损耗窗口和光电检测器件的峰值响应波段相匹配。
发送端
光纤传输系统的发送端采用发光二极管作为电光转换器件,通过调整发光二极管的静态驱动电流来调节其发射光功率。音频信号经过一系列电路处理后,与发光二极管的静态驱动电流叠加,使其发送随音频信号变化的光信号。此外,发送端还包括光纤耦合器,用于将光信号耦合到传输光纤中。
接收端
光信号接收端的核心部件是光电二极管,它将接收到的光信号转换为电信号。光电二极管通常需要反向偏置,以便将其光电流信号转换为电压信号。随后,音频信号经过滤波和放大,最终驱动扬声器发声。
光纤
光纤是光纤传输系统的关键组件,通常采用石英材质制成。石英光纤的芯径范围从几微米到几百微米,根据传输光模式的不同,可分为多模光纤和单模光纤。单模光纤因其仅传输单一光模式的特点,具有更高的信号传输带宽,因此在长距离光通讯中广泛应用。
应用与发展
光纤技术的应用不仅限于传统的通信领域,还在电力输送方面取得了突破。美国拉里安公司成功实现了光纤输电,通过半导体激光二极管将电能转化为激光在光纤中传输,太阳能电池作为接收端器件,将光能再次转化为电能。这一技术有望在军事、工业和商业等领域得到更广泛的应用。
法国波根实验室利用光的孤波子和短脉冲技术,解决了光纤传输中的色散和非线性效应问题,使得无需设置多个再生装置即可实现无失真的传输。这项技术对于远程海底通信尤其重要。
美国通讯保密专家开发了一种无规律载波信号光纤通讯技术,有效地防止了窃听行为的发生。该技术通过将语音信息转换为数字脉冲信号,并将其编码调制到随机微波载体上,提高了信息安全水平。
澳大利亚保林公司研发的光纤秤,利用特殊的光纤及其电阻特性,能够在承受压力或张力时产生电信号变化,从而实现精准的称重和监控功能。
美国麻省波士顿光纤公司研制的塑料光纤,具有传输速度快、重量轻、柔韧性和成本低等特点,其传输速度可达现有标准铜线的30倍。
全球海底光缆的铺设也在不断推进,目前已达到约37万公里,未来还将有更多的海底光缆投入使用,这将进一步推动光纤技术在全球范围内的普及和发展。
目录
概述
技术原理
发送端
接收端
光纤
应用与发展
参考资料