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光纖本來就是這樣長出來的,你知道光纖的通信原理嗎?

時間:2023-06-14 來源:

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  因此,當數(shù)據(jù)包通過路由器共享時,進入互聯(lián)網(wǎng)后會去哪里?

  此時要介紹一下光纖,什么是光纖?

  光纖是一種利用光傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)。如圖所示,光纖的結(jié)構(gòu)由雙層纖維透明材料(玻璃和塑料)組成。數(shù)字信息通過在內(nèi)部纖維芯中傳輸光信號來傳輸。

  信號由多個頻段的信號組成,比較復雜,但是光信號很簡單,亮表示1,暗表示0。

  然而,模擬信號不能直接轉(zhuǎn)換為光信號。首先將模擬信號轉(zhuǎn)換為電信號,然后將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。電信號非常簡單。它用高電壓表示1,用低電壓表示0。

  在LED中輸入此類電信號、在激光二極管等燈源之后,這些燈源會隨著信號電壓的變化而變亮,高壓發(fā)亮,低壓發(fā)亮。

  這種光信號在光纖中傳導后,可以通過光纖到達接收端。接收端有光敏元件,可以感應光線。光敏元件可以根據(jù)光線的亮度產(chǎn)生不同的電壓。

  當光信號照射到頂部時,當光線明亮時會產(chǎn)生高壓,當光線暗時會產(chǎn)生低壓,從而將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。然后將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,我們將收到數(shù)據(jù)。

  這就是光纖的通信原理。

  其中,光纖也分為單模光纖和多模光纖,它們之間有什么區(qū)別?

  單模光纖的纖芯更準確,多模光纖的纖芯更厚,單模光纖更貴,傳輸距離更遠。多模光纖比單模光纖便宜,但傳輸距離不如單模光纖。

  很多人可能會問,難道不應該越厚越貴嗎?事實上,事實并非如此。光纖制造的工藝標準越細,工藝標準就越高。你認為制造越小的東西是否越困難?當然,越難的項目越高。

  纖芯的直徑對光的傳導有很大的影響,光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)是能夠傳導光信號的光纖。

  光在透明材料中的傳導聽起來很簡單,但事實上,光的傳導方法非常復雜。不同類型的光纖具有不同的透光率和折射率,纖芯的直徑和其他因素也會影響光的傳導。

  我們在初中就學會了光的折射和反射。光纖實際上是一種圓柱形玻璃。光線可以通過它產(chǎn)生折射和反射,映射部分將丟失,整個反射部分的光線可以傳輸?shù)焦饫w的另一端。

  由于光源將在各個方向發(fā)光,許多透視光將進入纖芯,但入射角度過大的光源將映射到纖芯和包層(纖芯外緣)的邊界。只有入射角度較小的光源才會被包層完全反射,然后在纖芯中前進。

  然而,并不是所有的全反射光源都能在光纖中傳導。因為光也是一種波,所以它會被消耗掉。當光源反射到纖芯和包層的邊界時,由于反射角,相位會發(fā)生變化。

  當朝向反射面前方的光與反射回來的光相交時,如果兩個光的相位不一致,它們會相互干預和抵消。只有相位一致的光才會繼續(xù)在光纖中傳輸。

  光線和水波紋一樣,波紋中心會產(chǎn)生各種相位波,不同相位波會相互干預。

  假如周圍沒有障礙物,水面上的波紋總是呈同心圓形擴散,但是如果碰到兩邊的墻壁,波紋就會反射回來。

  此時,向墻壁前進的波浪和從墻壁上反射出來的波浪會相互疊加,其中相位相同的波相互加強,相位不同的波相互抵消。

  光纖中的情況也是一樣的,但與水波不同的是,當光線被纖芯和包層的邊界反射時,相位會發(fā)生變化。

  這種變化的量隨著反射面反射角度的不同而不同,由于相位不同,大多數(shù)視角都會被干預抵消。

  然而,在幾個特定角度下,向反射面前方的光與反射出來的光的相位是一致的。只有從這些角度反射出來的光才能繼續(xù)向前傳遞。

  進入光纖的光線有各種各樣的視角,但只有少數(shù)光線會根據(jù)特定的視角進入射線,以保持相位一致。

  因此纖芯的直徑對光的傳導有很大的影響,光的入射角度是由直徑?jīng)Q定的。

  根據(jù)纖芯直徑,光纖可分為幾種類型,大致包括較細的單模光纖(8)~10μm)和粗多模光纖(50)μm或62.5μm)。

  單模光纖的纖芯非常薄,只有入射角較小的光源才能進入,因此只有視角最小的光才能在相位一致的角度進入光纖。

  相反,可以說,單模光纖的纖芯直徑是根據(jù)只允許相位相同的最小視角進入的光線設(shè)計的。換句話說,單模光纖上只有一個光源傳導。

  多模光纖的纖芯相對較厚,入射角較大的光也可以進入。這樣,在相位一致的角度下,不僅可以在光纖中傳遞最小的透視圖,還可以在其他透視圖較大的透視圖中傳遞。換句話說,纖芯中可以同時傳遞多個光源。

  也就是說,單模和多模實際上有一個或多個相位一致的角度,這就決定了它們的特點也不同。

  多模光纖可以傳導多個光源,這意味著可以通過更多的光,對光源和光敏元件的性能要求較低,從而降低光源和光敏元件的價格。

  相對而言,單模光纖的纖芯只能傳導一個光源,可以通過的光線較少。因此,光源和光敏元件的性能要求較高,價格較高,但信號扭曲相對較小。

  在多模光纖中,同時傳導多個不同反射角的光。反射角越大,光反射次數(shù)越多,距離越長;相比之下,反射角越低,光的距離越小。

  光通過的距離會影響到達接收器的時間。換句話說,通過的距離越長,到達接收器的時間就越長。因此,當多個光源到達時,信號的寬度會被拉伸,從而導致扭曲。

  所以,光纖越長,失真越大,當超出允許范圍時,通信就會出錯。

  相對而言,這種問題不會發(fā)生在單模光纖中,因為只有一種光從纖芯傳導,時間差不會因行駛距離的差異而產(chǎn)生。因此,即使光纖很長,也不會產(chǎn)生嚴重的扭曲。

  因此,單模光纖失真小,消耗小,可以比多模光纖傳輸?shù)酶h。因此,多模光纖主要用于連接建筑物,而單模光纖則用于連接遠處的建筑物。


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