光纖構(gòu)成及相關(guān)通信技術(shù)

光源微機(jī)控制系統(tǒng)輸出的信號為電信號，而光纖系統(tǒng)傳輸?shù)氖枪庑盘枺虼?，為了把微機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的電信號在光纖中傳輸，首先要把電信號轉(zhuǎn)換為光信號。光源就是這樣一種電光轉(zhuǎn)換器件。光源首先將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，再向光纖發(fā)送光信號。在光纖系統(tǒng)中，光源具有非常重要的地位?？勺鳛楣饫w光源的有白熾燈、激光器和半導(dǎo)體光源等。半導(dǎo)體光源是利用半導(dǎo)體的 PN結(jié)將電能轉(zhuǎn)換成光能的，常用的半導(dǎo)體光源有半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD) 。半導(dǎo)體光源因其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、與光纖易于相容等優(yōu)點(diǎn)，在光纖傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

光電接收器在光纖中傳輸?shù)墓庑盘栐诒晃C(jī)系統(tǒng)所接收前，首先要還原成相應(yīng)的電信號。這種轉(zhuǎn)換是通過光接收器來實(shí)現(xiàn)的。光接收器的作用就是將由光纖傳送過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再把該電信號交由控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。 光接收器是根據(jù)光電效應(yīng)的原理，用光照射半導(dǎo)體的 PN結(jié)，半導(dǎo)體的 PN結(jié)吸收光能后將產(chǎn)生載流子，因此產(chǎn)生 PN結(jié)的光電效應(yīng)，從而將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。應(yīng)用于光纖系統(tǒng)中的半導(dǎo)體接收器主要有半導(dǎo)體光電二極管，光電三極管、光電倍增管和光電池等。光電三極管不僅能把入射光信號變成電信號，而且能把電信號放大，從而能夠與控制系統(tǒng)接口電路很好地匹配，所以光電三極管的應(yīng)用最為廣泛。

光纖光纖是光信號的傳輸通道，是光纖通信的關(guān)鍵材料。光纖由纖芯、包層、涂敷層及外套組成，是一個(gè)多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體。纖芯的主體是二氧化硅，里面摻有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纖芯外面有包層，包層與纖芯有不同的光折射率， 纖芯的光折射率較高， 用以保證光信號主要在纖芯里進(jìn)行傳輸。 包層外面是一層涂料，主要用來增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度，以使光纖不受外來損害。光纖的最外層是外套，也是起保護(hù)作用的。光纖的兩個(gè)主要特征是衰減和色散。損耗是光信號在單位長度上的衰減或色散，用db/km表示，該參數(shù)關(guān)系到光信號的傳輸距離，損耗越大，傳輸距離越短。多微機(jī)電梯控制系統(tǒng)一般傳輸距離較短，因此為降低成本，大多選用塑料光纖。光纖的色散主要關(guān)系到脈沖展寬。 在三菱電梯控制系統(tǒng)中， 光纖通信主要用于群控與單梯間的數(shù)據(jù)傳送及兩臺并聯(lián)的單梯之間的數(shù)據(jù)傳送。三菱電梯所用的光纖裝置主要由光源、光接收器和光纖組成，其中光源和光接收器被封裝在光纖接插件的定插頭內(nèi)，光纖與動插頭相連。

光波分復(fù)用技術(shù)WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術(shù)是指使用多束激光在同一條光纖上同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長的光波技術(shù)。它能夠極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量。1.6 Tbit/s的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模商用化。為了進(jìn)一步提高光纖傳輸?shù)娜萘浚?995年后DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)基礎(chǔ)成為了國際上主要的研究對象，朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為商用的DWDM系統(tǒng)容量最高能夠達(dá)到100 Tbit/s。以10 Gbit/s為基礎(chǔ)的DWDM已在我國多個(gè)運(yùn)營商中逐漸成為核心網(wǎng)主流。DWDM系統(tǒng)除了波長數(shù)和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600 km增加到了2000 km以上。除此之外，粗波分復(fù)用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)也在城域光傳送網(wǎng)擴(kuò)展中應(yīng)運(yùn)而生，具有超大容量、短距離傳輸和低成本等優(yōu)勢。研究人員還發(fā)現(xiàn)，將多個(gè)光時(shí)分復(fù)用OTDM信號進(jìn)行波分復(fù)用能夠大大提高傳輸容量。只要適當(dāng)結(jié)合就能夠?qū)崿F(xiàn)Tbit/s以上的傳輸，因此，它也成為未來光纖通信的發(fā)展方向。實(shí)驗(yàn)室中大多數(shù)超過3 Tbit/s的傳輸實(shí)驗(yàn)都是采取這種方式實(shí)現(xiàn)的。

光孤子通信技術(shù)光是一種特殊的ps數(shù)量級上的超短光脈沖，它經(jīng)過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實(shí)現(xiàn)長距離無畸變的通信的，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)到萬里。眾多試驗(yàn)表明，它可以用于海底光纜通信等，而且適合與WDM系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成超高速大容量的光通信，當(dāng)單信道速率達(dá)到40 Gbit/s以上時(shí)，光孤子通信的優(yōu)勢得以充分體現(xiàn)。

光纖接入技術(shù)光纖接入運(yùn)用PON技術(shù)可以與多種技術(shù)相結(jié)合，比如ATM\SDH和以太網(wǎng)等，分別產(chǎn)生APON、GPON、EPON。相比之下，EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢而且成本相對較低，在和光纖技術(shù)相結(jié)合后，EPON不在只局限于局域網(wǎng)，還擴(kuò)展到城域網(wǎng)，甚至廣域網(wǎng)。光纖到戶也采用EPON 技術(shù);GPON對電路交換業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢，又能充分利用現(xiàn)有的SDH技術(shù)，但是技術(shù)較復(fù)雜，成本偏高;APON將用于實(shí)現(xiàn)FTTH方案。

工作過程發(fā)送：CPU 通過專用 IC芯片將并行數(shù)據(jù)串行化，并根據(jù)通信格式插入相應(yīng)位碼(起始、停止、校驗(yàn)位等) ，由輸出端 TXD將信號送入光纖接插件(即定插頭) ，再由光纖接插件中的光源進(jìn)行電—光轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的光信號通過光纖動插頭向光纖發(fā)送光信號，光信號在光纖中向前傳播。接收：來自光纖的光信號經(jīng)光纖接插件的動插頭，向定插頭的接收器發(fā)送，接收器將接受到的光信號進(jìn)行光—電還原，從而得到相應(yīng)的電信號，該電 信號送入到專用的 IC 芯片的RXD輸入端，經(jīng)專用 IC芯片將串行數(shù)據(jù)改為并行數(shù)據(jù)后，再向 CPU傳送。