光纤技术的详细数据收集
基本介绍中文名:光纤技术应用领域:通信、电子、电力等。定义:新基础材料举例:光纤传输完成电力传输功能，应用广泛，塑料光纤，组成原理，光信号发射器，光信号接收器，传输光纤，完成电力传输功能。美国拉连公司成功利用光纤完成电力传输功能，在电力领域开辟了一条全新的道路。在发射端，他们用半导体激光二极管将电能转换成激光并在光纤中传输，用太阳能电池作为接收端器件。该设备使用300微米厚的砷化镓作为绝缘衬底，其上覆盖有20微米厚的太阳能电池。分为六个独立的区域，通过镀金空气桥串联。当来自光纤的激光照射太阳能电池时，光能立即变成电能。每个区域产生的电压正好是1V，串联6个区域的电压是6V，足够大部分传感器的控制电路使用。广泛应用如果激光二极管的功率不断提高，再加上一套完整的电力传输系统，光纤电力传输可以广泛应用于军事、工业、商业等各个方面。法国的Borgen实验室专门研究计算机、电子设备、信号处理和图像技术，可以利用光的孤子和短脉冲在光纤中实现无损传输。这种技术可以解决色散和非线性效应的问题，而且不需要沿光缆设置多个再生装置。工作时，每100公里设置一个放大器即可。孤波子波可以相互交叉而不相互干扰。据说这种新技术可以用在6450-12900 km范围内的潜艇上，可以解决通信困难的问题。美国通信安全专家研发的一种不规则载波信号光纤通信技术，专门用来对付当今日益猖獗和精密的窃听专家。这种技术首先将语音等有用信息转换成数字脉冲信号，然后将这些数字脉冲信号编码，调制到无规则变化的随机微波载波上。发射时，激光发射器通过光纤通信系统向接收器发射携带信息的不规则载波信号。接收方的激光接收机以特殊的技术与发射激光装置同步动态工作，最终完成从不规则载波中解调出有用信号的任务。使用这项技术，窃听者将永远无法再次使用它，他们只会听到混乱的噪音。澳大利亚的林宝公司最近开发了一种光纤秤，它可以用光纤和激光来称量卡车。这种光纤秤使用一种具有非常特殊电阻特性的光纤。当它受到压力或张力时，光纤会轻微变形，导致激光器的特性发生变化。此时，探测器会立即学习这种变化，并将其转换为电信号变化。以便反射到仪器的显示面板上。因为光纤是由玻璃制成的，所以它具有防潮和抗辐射的性能。更重要的是安装维护方便，适合安装在城市主干道、工厂、机场和跑道周围、仓库、港口24小时连续工作。所以除了称重，还能起到监控的作用，精度远超现有的电子设备。塑料光纤据美国《杂志》近日报道，美国马萨诸塞州波士顿光纤公司研发的一种塑料光纤，速度比目前的标准铜线快30倍，比玻璃纤维更轻、更柔韧、成本更低。这种光纤利用光的折射或光在光纤中的跳跃来达到更高的传输速度，可以在100米内以每秒3兆的速度传输数据。目前全球已铺设海底光缆37万公里，差不多是绕地球10圈。而且因为两端都用了激光，所以传输中不需要中继器放大信号，这样会大大降低成本，通话费用也会相应降低。据悉，连接欧美的世界最大海底光缆将于今年开通。这条连接全球的海底通信光缆正在铺设，这是20世纪通信领域最宏伟的工程，得到了全世界30个国际电信组织的支持。它横跨大西洋、地中海、红海和印度洋，经马六甲海峡进入太平洋。全长近32万公里，连接175个国家和地区，可同时进行240万次电话通话或传输数十万张压缩图片。整个工程耗资6543.8+0.4亿美元，预计2003年完工。组成原理光纤技术一般由光信号发射端、传输光信号的光纤和光信号接收端三部分组成。光信号传输端的作用是通过电光转换器件将待传输的电信号转换成光信号。目前，传输端的电光转换器件一般采用发光二极管或半导体激光管。发光二极管输出光功率小，信号调制率相对较低，但价格便宜，其输出光功率在一定范围内与驱动电流基本成线性关系，更适合短距离、低速、模拟信号传输。激光二极管输出功率大，信号调制率高，但价格高，适合长距离、高速率和数字信号传输。光纤的作用是将发射端的光信号以尽可能小的衰减和失真传输到光信号接收端。目前光纤一般用在0.84 &:微的近红外波段；m、1.31 & amp；微观；m、1.55 & amp；微观；m多模或单模应时光纤，具有良好的透射率。光信号接收器的作用是通过光电转换器件将光信号还原成相应的电信号，光电转换器件一般采用半导体光电二极管或雪崩光电二极管。构成光纤传输系统的光源的发光波长必须与传输光纤呈现低损耗窗口的波段和光电检测装置的峰值混响波段相匹配。发射端的电光转换器件采用0.84 & amp；micro；的中心发射波长；m高亮度近红外半导体发光二极管，传输光纤采用多模应时光纤，接收端光电转换器件采用峰值混响波长0.8 & amp；micro；m到0.9 &；微观；m硅光电二极管。以下部分进一步介绍。光信号传输系统中LED的驱动和调制电路如图2所示。通过光强度调制来调制信号。透射光强度调节电位器用于调节流经LED的静态驱动电流，从而相应地改变LED的发射光功率。设定的静态驱动电流调节范围为0-20mA，对应面板透光强度驱动0-2000单位的显示值。当驱动电流较小时，LED的发射光功率基本上与驱动电流成线性关系。音频信号通过电容、电阻网络和运算放大器隔离，然后耦合到另一个运算放大器的负输入端，与led的静态驱动电流叠加，使LED发射一个随音频信号变化的光信号，这个光信号通过光纤耦合器耦合到传输光纤。可传输信号的频率的低端可以由电容器和电阻器网络来确定。系统的低频混响不大于20Hz。光信号接收端是光信号接收端的工作原理图。传输光纤通过光纤耦合器将发送端送来的光信号耦合到光电转换器件光电二极管，光电二极管将光信号转换成与其成正比的电流信号。光电二极管在使用时要反向偏置，光电流信号通过运算放大器的电流-电压转换，转换成与其成正比的电压信号。包含在电压信号中的音频信号通过电容器被转换成电压信号。光电二极管的频率响应一般较高，系统的高频响应主要取决于运算放大器的响应频率。传输光纤目前光通信一般采用应时光纤。它被具有相对大的折射率n2的包层覆盖，并且光在芯和包层之间的界面处被全反射，使得它被限制在芯中传播。如图5所示，光纤实际上是介质波导，光被锁定在光纤中，只能沿光纤传输。根据传输光模式，光纤的芯直径通常从几微米到几百微米。折射率阶跃光纤包含两种圆对称同轴介质，两种介质质地均匀，但折射率不同，外层折射率低于内层。梯度折射率光纤是一种折射率沿光纤横截面逐渐变化的光纤。改变折射率的目的是使各种模式的群速度相近，从而降低模式色散，增加通信带宽。多模折射率阶跃光纤由于各模传输的群速度不同而产生模间色散，传输带宽有限。多模折射率渐变光纤由于其特殊的折射率分布增加了信号传输的带宽，使得各模的群速度相同。单模光纤是只传输单一光模的光纤，单模光纤可以传输最高的信号带宽。目前，长距离光通信多采用单模光纤。应时光纤的主要技术指标是衰减特性、数值孔径和色散。数值孔径:数值孔径描述了光纤与光源、探测器等光学器件耦合时的特性。它的大小反映了光纤收集光线的能力。如图5所示，在2θmax立体角范围内入射到光纤端面上的光在光纤内界面全反射并透射，而在2θmax范围外入射到光纤端面上的光在光纤内界面不发生全反射，而是透射到包层并立即衰减。光纤的数值孔定义为:NA=Sinθmax。其值一般在0.1 ~ 0.6之间，对应的θmax在90 ~ 330之间。多模光纤的数值孔径较大，而单模光纤的数值孔径相对较小，所以一般单模光纤需要LD半导体激光器作为其光源。