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光纤本来就是这样长出来的,你知道光纤的通信原理吗?

时间:2023-06-14 来源:

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  因此,当数据包通过路由器共享时,进入互联网后会去哪里?

  此时要介绍一下光纤,什么是光纤?

  光纤是一种利用光传输数据的技术。如图所示,光纤的结构由双层纤维透明材料(玻璃和塑料)组成。数字信息通过在内部纤维芯中传输光信号来传输。

  信号由多个频段的信号组成,比较复杂,但是光信号很简单,亮表示1,暗表示0。

  然而,模拟信号不能直接转换为光信号。首先将模拟信号转换为电信号,然后将电信号转换为光信号。电信号非常简单。它用高电压表示1,用低电压表示0。

  在LED中输入此类电信号、在激光二极管等灯源之后,这些灯源会随着信号电压的变化而变亮,高压发亮,低压发亮。

  这种光信号在光纤中传导后,可以通过光纤到达接收端。接收端有光敏元件,可以感应光线。光敏元件可以根据光线的亮度产生不同的电压。

  当光信号照射到顶部时,当光线明亮时会产生高压,当光线暗时会产生低压,从而将光信号转换为电信号。然后将电信号转换为数字信息,我们将收到数据。

  这就是光纤的通信原理。

  其中,光纤也分为单模光纤和多模光纤,它们之间有什么区别?

  单模光纤的纤芯更准确,多模光纤的纤芯更厚,单模光纤更贵,传输距离更远。多模光纤比单模光纤便宜,但传输距离不如单模光纤。

  很多人可能会问,难道不应该越厚越贵吗?事实上,事实并非如此。光纤制造的工艺标准越细,工艺标准就越高。你认为制造越小的东西是否越困难?当然,越难的项目越高。

  纤芯的直径对光的传导有很大的影响,光纤通信的关键技术是能够传导光信号的光纤。

  光在透明材料中的传导听起来很简单,但事实上,光的传导方法非常复杂。不同类型的光纤具有不同的透光率和折射率,纤芯的直径和其他因素也会影响光的传导。

  我们在初中就学会了光的折射和反射。光纤实际上是一种圆柱形玻璃。光线可以通过它产生折射和反射,映射部分将丢失,整个反射部分的光线可以传输到光纤的另一端。

  由于光源将在各个方向发光,许多透视光将进入纤芯,但入射角度过大的光源将映射到纤芯和包层(纤芯外缘)的边界。只有入射角度较小的光源才会被包层完全反射,然后在纤芯中前进。

  然而,并不是所有的全反射光源都能在光纤中传导。因为光也是一种波,所以它会被消耗掉。当光源反射到纤芯和包层的边界时,由于反射角,相位会发生变化。

  当朝向反射面前方的光与反射回来的光相交时,如果两个光的相位不一致,它们会相互干预和抵消。只有相位一致的光才会继续在光纤中传输。

  光线和水波纹一样,波纹中心会产生各种相位波,不同相位波会相互干预。

  假如周围没有障碍物,水面上的波纹总是呈同心圆形扩散,但是如果碰到两边的墙壁,波纹就会反射回来。

  此时,向墙壁前进的波浪和从墙壁上反射出来的波浪会相互叠加,其中相位相同的波相互加强,相位不同的波相互抵消。

  光纤中的情况也是一样的,但与水波不同的是,当光线被纤芯和包层的边界反射时,相位会发生变化。

  这种变化的量随着反射面反射角度的不同而不同,由于相位不同,大多数视角都会被干预抵消。

  然而,在几个特定角度下,向反射面前方的光与反射出来的光的相位是一致的。只有从这些角度反射出来的光才能继续向前传递。

  进入光纤的光线有各种各样的视角,但只有少数光线会根据特定的视角进入射线,以保持相位一致。

  因此纤芯的直径对光的传导有很大的影响,光的入射角度是由直径决定的。

  根据纤芯直径,光纤可分为几种类型,大致包括较细的单模光纤(8)~10μm)和粗多模光纤(50)μm或62.5μm)。

  单模光纤的纤芯非常薄,只有入射角较小的光源才能进入,因此只有视角最小的光才能在相位一致的角度进入光纤。

  相反,可以说,单模光纤的纤芯直径是根据只允许相位相同的最小视角进入的光线设计的。换句话说,单模光纤上只有一个光源传导。

  多模光纤的纤芯相对较厚,入射角较大的光也可以进入。这样,在相位一致的角度下,不仅可以在光纤中传递最小的透视图,还可以在其他透视图较大的透视图中传递。换句话说,纤芯中可以同时传递多个光源。

  也就是说,单模和多模实际上有一个或多个相位一致的角度,这就决定了它们的特点也不同。

  多模光纤可以传导多个光源,这意味着可以通过更多的光,对光源和光敏元件的性能要求较低,从而降低光源和光敏元件的价格。

  相对而言,单模光纤的纤芯只能传导一个光源,可以通过的光线较少。因此,光源和光敏元件的性能要求较高,价格较高,但信号扭曲相对较小。

  在多模光纤中,同时传导多个不同反射角的光。反射角越大,光反射次数越多,距离越长;相比之下,反射角越低,光的距离越小。

  光通过的距离会影响到达接收器的时间。换句话说,通过的距离越长,到达接收器的时间就越长。因此,当多个光源到达时,信号的宽度会被拉伸,从而导致扭曲。

  所以,光纤越长,失真越大,当超出允许范围时,通信就会出错。

  相对而言,这种问题不会发生在单模光纤中,因为只有一种光从纤芯传导,时间差不会因行驶距离的差异而产生。因此,即使光纤很长,也不会产生严重的扭曲。

  因此,单模光纤失真小,消耗小,可以比多模光纤传输得更远。因此,多模光纤主要用于连接建筑物,而单模光纤则用于连接远处的建筑物。


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