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中圖分類號:TJ768.4 文獻標識碼:A 文章編號:
0前言
光纖傳輸,即以光導纖維為介質進行的數據、信號傳輸。光導纖維,不僅可用來傳輸模擬信號和數字信號,而且可以滿足視頻傳輸的需求。光纖傳輸一般使用光纜進行,單根光導纖維的數據傳輸速率能達幾Gbps,在不使用中繼器的情況下,傳輸距離能達幾十公里。由于光纖通信具有大容量、長距離和抗電磁干擾等優點,使光纖通信很好地適應了當今通信發展的需要。
1光纖線路傳輸規劃的目標
近年來,隨著我國光纖線路傳輸網絡的逐步部署,網絡覆蓋和接入速率有所提高,但與發達國家相比,我國光纖接入技術創新能力、光纖網絡普及率,仍存在較大差距。光纖最后100米接入技術、標準及應用尚需進一步提升。在未來的光纖線路傳輸規劃中應加大光纖接入創新,研究符合我國應用需求、網絡需求的低成本的光纖接入產品,從而更好地搶占光纖接入技術制高點。加強核心網技術創新,以有效滿足普及寬帶光纖接入對核心網帶寬和業務處理能力的更高要求。加強光纖寬帶網絡最后100米接入相關技術、標準和產品的研究。加強光纖接入用戶一方的相關技術、標準等方面的研究和創新;同時,要進一步嚴格準入產品的質量和可靠性要求,在城市新建筑內,加大力度布放各類新型小彎曲半徑光纖,進一步普及光纖安全使用教育,推進光纖線路傳輸到戶全面實現。
2光纖線路傳輸規劃設計內容分析
2.1設備選型。DWDM光纖傳輸系統的線路傳輸部分由DWDM設備構成,終端部分由傳統的SDH設備構成。DWDM設備的選型主要應從設備制式、波道數量、波道系統速率以及勝能技術指標等方面考慮。DWDM設備有開放式和集成式兩種制式。終端接入符合ITU-TG.957接口的SDH終端設備,通過波長轉換器接入合波器。合波器將接入N個波道的信息集合起來送入光纖,經過多個光線路放大器傳輸至電再生器站的分波器。分波器將始端輸入的波道分開,各波道的信號通過具有3R功能的波長轉換器進行再生、定時和整形后,再輸入到下一個電再生段,以此過程一直傳輸到復用段或鏈路的終端,按始端的波道序號接至所對應的終端設備。開放式系統有兩個主要特點:在系統中采用了波長轉換器,使之能夠兼容不同工作波長、不同廠商生產的SDH設備;利用波長轉換器替代了SDH的電再生器,使一條光纖通信鏈路的線路傳輸系統,全部由DWDM設備組成,只在鏈路的終端接人SDH設備,這對于網絡的組織、擴容、管理、維護等均非常有利。集成式系統也有兩個主要特點,即不采用波長轉換器;仍使用SDH的電再生器。因此它必須終接規定工作波長的SDH設備,在線路傳輸系統中因接人有SDH的再生器,所以這種系統就不具備上述開放式系統的優點,故在工程設計中宜選用開放式系統的設備。
2.2光纜線路傳輸系統的組織。由于光分插復用器和光交叉連接設備尚未達到商用,還不能用DWDM組成全光網層面。目前只能將DWDM系統用作線路傳輸設備,與SDH終端設備結合起來,在SDH層面上組織傳輸網。DWDM系統可以在線形、格形。樹干形和環形等網絡結構中應用,因為DWDM系統中的波道數量很多,在工程設計中可以使用不同的波道,同時分別組織不同的網絡結構。例如用其中的3個波道組織線形網,用其中的另外2個波道組織環形網,還可以用其中的另4個波道與別的SDH系統組織格形網。用DWDM系統組織點到點的線形網絡以波道為單元可以組成終端。轉接和直通,配上SDH終端及復用設備,可以在SDH復用結構層面上,安排各種速率的通路組織。DWDM系統的傳輸容量巨大,一個系統能承載幾十萬條話路,提高傳輸系統的可靠性應是工程設計中的首要問題。光纜干線工程設計中,常設置省際干線和省內干線兩種傳輸系統,在SDH 工程中是利用光纜中不同的光纖對,分別組成不同用途的傳輸系統。
2.3光纜線路傳輸系統的站段配置。DWDM傳輸系統設有終端站、轉接站、再生站和光放站,由此組成了復用段、再生段與光放段。終端站和轉接站根據網絡結構和通路組織的安排配置。在該兩種站內配置DWDM的合波器、分波器、波長轉換器以及SDH的終端復用器或分插復用器等設備。再生站和光放站根據DWDM設備的傳輸技術要求與所用光纖的技術性能配置。在再生站內配置合波器、分波器、具有3R功能的波長轉換器或SDH的再生器,在光放站內配置符合增益要求的光放大器。DWDM系統的光放段配置,以再生段為單元,再生段內各個光線路放大器均設計為等增益工作方式,各光線路放大器的輸出功率電平及其接收靈敏度均相同,如某光放段的光纖衰減小于放大器的增益數值,則用光衰減器進行補齊。光放段的長度按光線路放大器設定的增益種類配置。一個再生段內只選用一種增益類型的光放大器,這樣有利于系統的調測和維護。工程設計中再生段的長度及其光放段數量需按再生段容許的總色散和信噪比指標要求配置。
2.4光纜線路傳輸系統的傳輸指標。DWDM系統中設置了許多光放站,SDH的業務信號不在光放站上下,它只對光信號放大,沒有電接口接入,在SDH的業務信號開銷中,也未設對光放大器進行監控的字節,故目前的DWDM系統均設有用于監控光放大器的專用監控通道。光監控通道的工作波長設在DWDM系統波道工作波長之外,目前多為1510 nm或1480 nm,傳輸速率為2 Mbit/s。光監控通道傳輸的監控信息不通過光放大器,在光放大器輸入端靜面將信息取出,在光放大器輸出端后面將信息加入,在光放站。再生站和終端站均可從網管接口取出網管信息。光監控通道能夠提供64kbit/s的公務通信支路,工程設計中可利用此通信支路組織光放站、再生站和終端站間的公務通信。同時還可以利用SDH系統的公務通信支路組織裝有SDH設備的轉接站、終端站間的公務通信。DWDM光纖傳輸系統工程設計中應提出DWDM系統的光信噪比指標和SDH系統的誤碼與抖動指標。
3光纜線路傳輸規劃設計應注意的問題
光纜線路傳輸系統設計中,應優先選用具有兼容性能的開放式DWDM設備。當用G.652光纖傳輸時,波道基礎速率宜為2.5 Gbit/s,也可為10 Gbit/s系統;用G.655光纖傳輸時,波道基礎速率可為2.5 Gbit/s或10 Gbit/s及10 Gbit/s以上系統。波道數量滿足的年限宜放長一點,尤其是具有公用通道作用的光纜干線,波道數量不宜偏小。DWDM系統的光波道在光纜中是一種公用資源,可用來組成各種網絡結構與傳輸系統。在工程設計中應將提高傳輸的可靠性放在首位。DWDM系統的站段配置與SDH不同,其再生段的長度、再生段內容許的光放段數量及光放大器的增益類型均需按DWDM系統的技術要求進行設計。DWDM和SDH的設備宜分別設置兩個獨立的網管系統,傳輸指標應包括DWDM系統的光信噪比和SDH系統的誤碼與抖動。
關鍵詞 諧振條件;強度調制;光纖放大;分路
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)17-0047-01
當光照射到金屬或半導體上產生光電流的現象。光電流的強度與入射光成正比;當入射光的頻率低于紅限頻率時,不會產生光電效應。入射光的頻率太高,半導體材料對光的吸收系數將變大。光纖傳輸技術正是將此項物理現象應用到通訊中。
1 光纖傳輸特點與光構成
1.1 光纖傳輸的特點
光纖對光信號的衰減極小。每km光纖對信號的衰減為0.2分貝,調幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右,數字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾,傳輸質量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖,每根光纖可復用幾十個波長,每個波可傳輸幾千套電視節目。
1.2 激光
英文為Laser(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,即萊塞、鐳射),受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種:自發輻射、受激輻射、受激吸收。產生激光的三個條件:實現粒子數反轉、滿足閾值條件(受激輻射放大的增益大于激光器內的各種損耗)和諧振條件(直射光與反射光位相相同)。工作物質(激活物質)、泵浦系統和諧振腔構成激光器的基本組成結構。
1.3 與激光有關的基本概念
粒子數反轉(高能態的粒子數大于低能態的粒子數);激活物質(具有能實現粒子數反轉能級結構的物質); 泵浦過程(激勵過程,即通過外界不斷供給能量,促使低能態粒子盡快躍遷的過程); 諧振腔(使受激輻射光在兩個反射鏡之間來回反射,不斷引起新的受激輻射,使其不斷被放大)。
2 光信號的調制和解調
2.1 光信號的副載波強度調制
AM-IM的特點是傳輸節目更多,但對激光器的要求較高,光接收機的靈敏度較低,傳輸距離較近,1.31 μm激光,無中繼距離不超過35 km。
FM-IM的特點是對激光器線性的要求不高,傳輸距離較大。圖像質量高交調互調產物表現為接收調頻波的背景噪聲,對圖像質量的影響較小。但所占頻道較寬(每個頻道35 MHz~40 MHz),一根光纖只能傳輸16~18套電視節目,光接收機輸出的信號需經過FM/AM轉換器才能送入用戶。可組成一個衛星電視傳輸系統。
PCM-IM方式:失真小,無噪聲積累,多級傳輸后載噪比仍可達60 dB,C/CTB和C/CSO可達70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上,利用光纖放大器,可傳輸數千公里。但價格貴;無壓縮時,一根光纖只能傳輸16套節目。經過壓縮,可傳輸數百套節目,但成本較高。
2.2 光調制器原理
直接調制的技術簡單,損耗小,易于實現。但易出現附加頻率調制或啁秋效應(chirping)。出現組合二次互調失真(CSO)。內調制和外調制需要通過專門的調制器。外調制效率較低,但無啁秋效應。光接收機的任務是把光信號恢復成電信號。硅波長響應范圍為0.5 μm~1.0 μm,鍺和InGaAs為1.1 μm~1.6 μm。
3 光纖的結構和原理
光纖由光纖素線、光纖芯線、光纖軟線(單芯、雙芯)構成,分為單模光纖(SM)和多模光纖(MM)。在-25℃~-35℃時,光纖附加損耗為0.03 dB/km~0.04 dB/km,在-40℃時,附加損耗為0.06 dB/km~0.08 dB/km。
光纖具有色散特性,輸入信號中不同頻率或不同模式光的傳播速度不同,不同時到達輸出端,使輸出波形展寬變形、失真的現象。 色散限制了光信號一次傳輸的距離;減少了傳輸的信息容量;與光源的調制特性一起產生組合二次失真(CSO)。對數字傳輸產生不良影響。色散常數D=dτ/(L·dλ) 。
G.652光纖對1.31 μm光的色散為零,性能最佳;也可用于1.55 μm光;G.653光纖:零色散波長在1.55 μm附近,適于長距離、大容量的信息傳輸,但價格較貴;G.654光纖(截止波長移位光纖):1.55 μm處的衰減最?。ㄉ⑷匀惠^高),用于海底光纜;G.655光纖:零色散點不在1.55 μm,避免發生多波長傳輸的四波混合,用于密集波分復用;無水峰光纖:多了一個1.4 μm的窗口(損耗比1.31 μm小,色散比1.55 μm低),可提供從1.28 μm至1.625 μm的完整波段,可復用的波長數大大增加。
4 光纜
光纜的基本組成部分有光纖、導電線芯、加強筋、護套。光纜的接續分固定連接(粘接和熔接)與活動連接(光連接器和機械連接子)兩類。
4.1 模擬光纖干線的基本原理
光發射機將電視信號調制到光信號上,光分路器把光信號分成不同比例,分別送入各光節點,光纖放大器將光纖中的光信號放大,使之傳輸更遠的距離,光接收機從光信號中解調出電信號。光發射機有直接調制光發射機、YAG外調制光發射機、DFB外調制光發射機。光接收機(optical receiver)應用在通信的光纖傳輸與接入,負責接收光信號的設備。通常由光檢測器、光放大器和均衡器以及其他信號處理設備組成。
光接收機的任務是以最小的附加噪聲及失真,恢復出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息,因此光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖通信系統的性能。光信號經由光發射機發射與傳輸后,脈沖的波形被展寬,幅度得到了衰減。此時光接收機檢測經過傳輸的衰減過的光信號,將其放大和整形,從而復生原信號。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大,有后置放大器(光增強器);前置放大器(預放器)以及光中繼器。
4.2 摻鉺光纖放大器(EDFA)
雙摻雜EDFA同時摻入釔和鉺兩種元素,泵浦光功率達3 W,波長為1.047 μm,信號光輸出功率達2×500mW(27+3dBm)。包層泵浦EDFA的光纖有兩個包層。纖芯的直徑為5 μm,第一包層的直徑為90 μm,第二包層的直徑為125 μm。泵浦光(波長為910 nm~990 nm)從第一包層輸入。可放大1537 nm~1574 nm或1560 nm~1600 nm的光,輸出功率達3000 mW以上。三種泵浦方式進行比較:輸出光功率方面,雙向泵浦>后向泵浦>前向泵浦;噪聲方面前向泵浦
摻鐠光纖放大器(PDFA)的高增益區在1.3 μm附近,最高可達42 dB,最大輸出功率達280 mW,在30 nm帶寬內,可以得到大于100 mW的輸出功率。PDFA與1.48 μm泵浦的EDFA的噪聲性能差不多。
4.3 光分路器
M×N光分路器有M個輸入端和N個輸出端。光分路器原理分為微光型、光纖型、光波導通路型。光分路器的技術指標有插入損耗:Aj=10lg(Pi/Pj);附加損耗:Af=10lg(Pi/∑Pn);分光比:kj=Pj/∑Pn。顯然,Aj=Af-10lgkj,光分路器的附加損耗值Af可通過固定參數表查得。
5 結束語
光工作平臺的輸入輸出是一個綜合性指標,其性能綜合受制于輸入光功率與輸出電平,需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。
參考文獻
[1]李鑒增.光纖傳輸與網絡技術[M].北京:中國廣播電視出版社,2009.
如今,對于傳輸光纜的研究依舊具有十分重要的意義。
【關鍵詞】 光纖 通信 傳輸
一、引言
光纖通信的發展可以粗略地分為三個發展的階段:第一階段(1966~1976年),是從研究r期開始向商用時期的轉變。第二階段(1976~1986年),這個時期是光纖通常發展的黃金時期,研究方向轉變為長距離傳輸以及低損耗。第三階段(1986~1996年),這個時期的目標是向著大容量和長距離的,是大面積商用的推廣時期[2]。
1976年美國在亞特蘭大進行的現場試驗,標志著光纖通信從基礎研究發展到了商業應用的新階段。此后這個發展階段之后,光纖技術手段不斷更新;其工作模式從多模發展到單模,其波長也是從短波向長波發展,傳輸速度更是成百倍的增長。隨著技術的進步和大規模產業的形成,光纖價格不斷下降,應用范圍不斷擴大。如今光纖是通信傳輸的主要途徑來,光纖是整個人類的信息載體。在許多發達國家,生產光纖通信產品的行業已在國民經濟中占重要地位。
二、光纖的特性
光纖的主要特性是:容許頻帶很寬,傳輸容量很大;
理論上說一根頭發絲粗細的光纖可以傳輸100億話電路。目前一根光纖傳輸50萬話電路(40Gb/s)試驗成功。比電纜等高出幾千幾十萬倍以上。
損耗很小,中繼距離很長且誤碼率很??;
光纖的衰減系數極低(目前已達0.25db/km以下)。中繼距離可達100km重量輕,細、體積?。恢睆揭话銥閹孜⒚椎綆资⒚譡3]。相比電纜輕90%~95%(是電纜質量的1/20~1/10),直徑不到電纜的1/5.抗電磁干擾性能好;泄漏小,保密性能好;節約金屬材料,有利于資源合理使用。
光纖的種類包括:(1)工作波長:紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖。(2)折射率分布:階躍(SI)型光纖、近階躍型光纖、漸變(GI)型光纖、其它(如三角型、W型、凹陷型等)。(3)傳輸模式:單模光纖(含偏振保持光纖、非偏振保持光纖)、多模光纖。
三、光纖傳輸特性及原理
3.1損耗
光或者電磁波在光纖中傳播的時候,隨著傳播距離的增加,其功率逐漸減小的現象叫做損耗。長距離傳輸信號,光纖損耗是最的損耗途徑。除了傳輸損耗之外,吸收損耗和散射損耗是由光纖本身的特性決定的。另外,耦合損耗是光源與光纖之間的損耗、連接損耗是光纖之間損耗等,這些都是光纖傳輸損耗的因素。為了實現低損耗傳輸,光纖有三個低損耗窗口:0.85um,1.31um,1.55um。況且隨著波長的增加,光纖的損耗會越來越小[4]。
3.2色散
電磁脈沖或者光信號經過光纖的傳輸之后,在輸出端會有相位的延遲,這種現象稱為色散。(1)產生原因:由于光信號具有不同的頻率成分以及共奏模式,而且在光纖傳播的路徑不一樣,速度也不一樣,因此到達接收端的時間也都不一樣,即群時延差引入了色散。(2)導致問題:信號波形畸變,表現為脈沖展寬,產生碼間干擾,增加誤碼率。限制帶寬,影響通信容量和傳輸速率。(3)光纖的色散主要有模式色散、材料色散和波導色散。(4)模式色散:不同模式的光傳輸途徑不同,速度不同所引起的色散。(5)材料色散:由于光纖材料本身的折射指數隨波長而變化引起的色散。(6)波導色散:光纖的幾何結構不完善引起的色散。
光纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯,中間為低折射率硅玻璃包層,最外是加強用的涂覆層。光線在纖芯傳送,當光纖射到纖芯和外層界面的角度大于產生全反射的臨界角時,光線透不過界面,會全部反射回來,使光纖在纖芯內延其軸線方向,并束縛在其界面內傳送。
結論:光纖是通信的傳輸媒介,它的研究是十分重要的,在21世紀通信產業極速發展的今天,作為信號載體的光纖的研究是很具有實際價值的。好的技術和材質可以帶來良好的信號傳輸保障良好的通信能力,是具有十分重要的意義的。
參 考 文 獻
[1] 淺析有線電視全光網絡關鍵技術[J]. 殷亞男.科技資訊. 2014(12)
[2] 全光網絡的關鍵技術研究及其發展前景分析[J]. 李陵.中國新通信. 2013(08)
[3] 全光網絡淺析[J]. 鄭晨溪.物聯網技術. 2013(05)
【關鍵詞】諧振條件;強度調制;光纖放大;分路
當光照射到金屬或半導體上產生光電流的現象。光電流的強度與入射光成正比;當入射光的頻率低于紅限頻率時,不會產生光電效應。入射光的頻率太高,半導體材料對光的吸收系數將變大。光纖傳輸技術正是將此項物理現象應用到通訊中。
一、光纖傳輸特點與光構成
(一)光纖傳輸的特點。光纖對光信號的衰減極小。每km光纖對信號的衰減為0.2分貝,調幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右,數字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾,傳輸質量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖,每根光纖可復用幾十個波長,每個波可傳輸幾千套電視節目。
(二)激光。英文為Laser(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,即萊塞、鐳射),受激輻射引起的光放大。輻射過程有三種:自發輻射、受激輻射、受激吸收。產生激光的三個條件:實現粒子數反轉、滿足閾值條件(受激輻射放大的增益大于激光器內的各種損耗)和諧振條件(直射光與反射光位相相同)。工作物質(激活物質)、泵浦系統和諧振腔構成激光器的基本組成結構。
(三)與激光有關的基本概念。粒子數反轉(高能態的粒子數大于低能態的粒子數);激活物質(具有能實現粒子數反轉能級結構的物質); 泵浦過程(激勵過程,即通過外界不斷供給能量,促使低能態粒子盡快躍遷的過程); 諧振腔(使受激輻射光在兩個反射鏡之間來回反射,不斷引起新的受激輻射,使其不斷被放大)。
二、光信號的調制和解調
(一)光信號的副載波強度調制。AM-IM的特點是傳輸節目更多,但對激光器的要求較高,光接收機的靈敏度較低,傳輸距離較近,1.31 μm激光,無中繼距離不超過35 km。FM-IM的特點是對激光器線性的要求不高,傳輸距離較大。圖像質量高交調互調產物表現為接收調頻波的背景噪聲,對圖像質量的影響較小。但所占頻道較寬(每個頻道35 MHz~40 MHz),一根光纖只能傳輸16~18套電視節目,光接收機輸出的信號需經過FM/AM轉換器才能送入用戶??山M成一個衛星電視傳輸系統。PCM-IM方式:失真小,無噪聲積累,多級傳輸后載噪比仍可達60 dB,C/CTB和C/CSO可達70 dB。無中繼放大可傳輸100 km以上,利用光纖放大器,可傳輸數千公里。但價格貴;無壓縮時,一根光纖只能傳輸16套節目。經過壓縮,可傳輸數百套節目,但成本較高。
(二)光調制器原理。直接調制的技術簡單,損耗小,易于實現。但易出現附加頻率調制或啁秋效應(chirping)。出現組合二次互調失真(CSO)。內調制和外調制需要通過專門的調制器。外調制效率較低,但無啁秋效應。光接收機的任務是把光信號恢復成電信號。硅波長響應范圍為0.5μm~1.0μm,鍺和InGaAs為1.1μm~1.6μm。
三、光纜
光纜的基本組成部分有光纖、導電線芯、加強筋、護套。光纜的接續分固定連接(粘接和熔接)與活動連接(光連接器和機械連接子)兩類。
(一)模擬光纖干線的基本原理。光發射機將電視信號調制到光信號上,光分路器把光信號分成不同比例,分別送入各光節點,光纖放大器將光纖中的光信號放大,使之傳輸更遠的距離,光接收機從光信號中解調出電信號。光發射機有直接調制光發射機、YAG外調制光發射機、DFB外調制光發射機。光接收機(optical receiver)應用在通信的光纖傳輸與接入,負責接收光信號的設備。通常由光檢測器、光放大器和均衡器以及其他信號處理設備組成。光接收機的任務是以最小的附加噪聲及失真,恢復出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息,因此光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖通信系統的性能。光信號經由光發射機發射與傳輸后,脈沖的波形被展寬,幅度得到了衰減。此時光接收機檢測經過傳輸的衰減過的光信號,將其放大和整形,從而復生原信號。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大,有后置放大器(光增強器);前置放大器(預放器)以及光中繼器。
(二)摻鉺光纖放大器(EDFA)。雙摻雜EDFA同時摻入釔和鉺兩種元素,泵浦光功率達3 W,波長為1.047 μm,信號光輸出功率達2×500mW(27+3dBm)。包層泵浦EDFA的光纖有兩個包層。纖芯的直徑為5 μm,第一包層的直徑為90 μm,第二包層的直徑為125 μm。泵浦光(波長為910 nm~990 nm)從第一包層輸入??煞糯?537 nm~1574 nm或1560 nm~1600 nm的光,輸出功率達3000 mW以上。三種泵浦方式進行比較:輸出光功率方面,雙向泵浦>后向泵浦>前向泵浦;噪聲方面前向泵浦
四、光纖通信技術的特征和發展方向
(一)光纖通信的特征。光纖通信的可靠性很高、抗外力干擾的能力也很優秀而且傳輸速率也很快、信號質量強度高穩定等等。這些優點正是在國家電力系統信息傳遞中所遇到的難題。電力信號的傳輸要適應全天候的天氣變化,光纖傳輸不受自然環境和物理環境影響,具有良好的抵御信號干擾的能力和自我修復力。比較目前的幾種通信技術光纖是最經濟實惠的,效果也是最好的。和其他網絡的融合拓展,減少電力系統的資金浪費。
(二)光纖通信的發展方向。從過去的幾十年的電子通訊技術發展的過程來看,傳輸信息量和傳輸效率一直是我們追求的目標。通常情況下,效率提升和成本的增加成文的正比,這個系數大約是10:1。二十年里,傳輸速度從10Mbps躍升到10Gbps,效率提升了數量級別。未來的發展仍舊是大容量和高速度。一根光纖的寬帶利用率不到1%,還有99%的空間有待利用和開發。其實我們已經開始使用波長分開重復使用的方法來開發光纖的寬帶資源,這種方法簡稱WDM。
寬帶和光纖都是信息的傳輸渠道,如果采用WDM技術可以實現傳輸效率的大幅度提升,但是這種傳輸仍然是點到點的線性傳輸,不利于信息的互動交流。如果將光纜連接開發出信息交流平臺,電力系統傳輸實現容量的再次提升,為電網節省開支提高效率。
五、結束語
光工作平臺的輸入輸出是一個綜合性指標,其性能綜合受制于輸入光功率與輸出電平,需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。
參考文獻:
[1]李鑒增.光纖傳輸與網絡技術[M].北京:中國廣播電視出版社,2009.
【關鍵詞】通信傳輸技術光纖技術特點應用技術
近年來,隨著我國經濟以及科學技術的高速發展,我國的通信傳輸行業也得到了長足的發展。而且自從上個世紀的光纖通信技術問世以來,全球的信息通訊領域也發生了革命性的本質性的改變。
一、光纖的通信傳輸技術的特點
對于光纖的通信傳輸技術而言,其主要的特點主要就是大容量,抗干擾能力強以及損耗低,下面就對其做一個簡要的分析和闡述:首先,大容量。由于光纖的通信傳輸的傳輸帶比較寬,因而使得其能夠承載大量信息。而且對于光纖中單波長通信系統,在不能發揮其傳輸帶較寬的優勢也可以采取波分復用技術等等輔助技術而增加光纖通信傳輸容量。其次,抗干擾能力強。由于當前通信傳輸中運用的光纖通信材料主要是由SiO2而組成的石英這種絕緣體構成的,而其不僅絕緣的效果好,而且還不容易受到自然界或者人為而產生的各種電流影響而使得其能夠對電磁有免疫力,也即是能夠抗各種電磁波的干擾。最后,損耗低。隨著光纖通信技術的發展,其已經由開始的光纖損耗400分貝/千米而降至20分貝/千米,而且隨著石英光纖的普遍運用以及摻鍺石英光纖的制作,已經使得其損耗降至了0.2分貝/千米,也就是達到了光纖理論的損耗極限,而這對通信傳輸而言是具有劃時代的意義的。
二、光纖通信技術的應用現狀
2.1光纖通信傳輸技術中的光纖接入技術
首先,對于光纖通信傳輸技術而言,其光纖的接入網技術是如今的信息傳輸技術中最核心的技術,因為不僅實現通信科學上普遍意義上的高速化通信的信息傳輸,而且這也緩解和滿足社會對如今通信信息傳輸的要求。其次,對于光纖接入技術的構成而言,其主要由通信網路寬帶的主干傳輸網絡以及用戶接入的這兩部分構成。其中,用戶接如是光纖寬帶接入的最后一步,而且其負責的是全光接入。因此,這也是整個光纖接入技術中最重要的一步。而對于光纖寬帶而言,其主要是為通信的接收端也即是用戶提供所需的而且不受限制的帶寬資源。
2.2光纖通信技術中的波分復用技術
首先,就波分復用技術也即是WDM本身而言,其充分利用目前的單模光纖具有的低損耗率的優勢,而使其能夠獲得巨大的帶寬資源。其次,對于波分復用技術的原理而言,其主要是基于各信道光波的頻率和波長不同,而將光纖的低損耗窗口分成了眾多的單獨通信管道,以及在發送端進行波分復用器設置,進而吧波長不同的信號而進行集合一同送入到單根的通信光纖之中,最后進行信息的傳輸。而在信息的接收端,其再設置波分復用器,而將承載著不同信號光載波分離以達到信息的傳輸簡單的目的。
三、光纖通信技術的發展前景
對于光纖通信技術而言,隨著科學技術以及社會的發展,其在社會之中的應用只會越來越廣泛,而對其發展前景來看,主要可以從其智能化以及全光網絡這兩部分進行探討:其一,光網絡的智能化。就當前的光纖的接入網技術而言,其主要還是原始而落后的模擬系統。因此隨著網絡的光接入技術的發展,而使得全數字化以及高度集成智能化網絡的應用已是必然的趨勢,而這又能促進光纖通信傳輸技術發展。其二,全光網絡。就全光網絡而言,其主要是指通信的信號在網絡傳輸和交換過程中以光的形式存在,而進出網絡才轉換為光電或者電光。這能夠極大提高通信信息的傳輸速度,而這也是未來光纖通信傳輸技術的發展的主要方向之一。
四、結束語
總而言之,光纖的通信傳輸技術已經成為了現代社會中的重要的通信信息傳輸技術之一,而且也開始在如今這個信息社會其它領域也得到了普遍的運用。我們應該深刻的認識到光纖通信傳輸技術的特點以及其應用的技術,而以此為基礎而大力促進以及開發高端的光纖信息傳輸技術,進而推動我國的現行的通信傳輸技術發展,而推動社會的各個領域的科學發展和整體的前進。
參考文獻
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1光纖通信系統的組成
隨著光纖通信技術在各種通信系統中的廣泛應用,人們對于光纖通信技術有了更多的了解,光纖通信技術也逐漸趨于成熟。光纖通信模塊是采用光波為依據,以光纖為傳輸媒介的通信系統。光纖通信系統主要由以下幾個方面組成。
1.1光發射機光發射機是光纖傳輸西戎中可以確保電信號到達光信號的轉換光端機。光發射機主要由驅動器、調制器、光源等部件組合而成。它可以把源自電視音頻的電信號對來自光源發射的光波信號進行調制,達到已調制光信號的目的。
1.2光接收機光接收機是光纖傳輸系統接收端確保光信號轉化為電信號的光端機。光接收機可以劃分為放大器、均衡器、光電檢測器等部件,該接收機的功能是把光纖傳輸過來的光信號轉化為電信號。可以經過放大器和均衡器等設備把電信號進行整形、放大,從而輸出至用戶接收的端點。
1.3中繼器中繼器的作用可以把光纖傳輸過程中遭受畸變的光信號加以放大或補償,中繼器主要有光源、判決再生電路、光檢測器構成。如果脈沖的波形受到影響出現失真的情況,中繼器可以及時對其繼續擰整形或校正,從而形成相應強度的光信號,確保傳輸過程中通信信號的質量。
1.4不同耦合器件光纖的長度受到施工環境及光纖拉制的影響,一根光纖線路可能跟多跟光纖相互連接。因此,光纖連接器、耦合器這一系列的無源器件在光纖進行連接或耦合的過程中起著不可替代的作用。
2廣播電視中應用光纖傳輸的重要性
光纖傳輸技術是廣播電視領域最重要的組成部分,可以保障網絡的可靠性和安全性,確保廣播電視節目的安全傳輸。首先,光纖傳播系統承擔著廣播電視節目繁多的傳輸任務,其地位在廣播電視節目直播的上游,對節目播出的效果有很大的影響。其次,廣播電視光纖傳輸網絡比較分散、部門繁多、環節穿插,想要做到高效、可靠的播出有很大難度。目前,雖然可以采用衛星網進行傳輸,衛星傳輸網具有環節少、便于管理的優點,但是該網絡的防范性能、交互性、擴展性這些方面遠不如光纖傳輸網絡。綜上所述,光纖傳輸技術應用于廣播電視領域中有獨特的優勢和不可替代的作用。
3應用在廣播電視信號傳輸中光纖傳輸技術
廣播電視領域中,光纜網絡是進行網絡建設的基礎??梢圆捎霉饫|作為傳輸介質,以SDH平臺進行傳輸。光纜網絡作為最可靠的數字電視及數據傳輸鏈路,其質量的好壞對整個電視直播的信號有很大的影響。必須選擇適宜的光纜,運用光纖網絡傳輸電視信號,改變了傳統依靠微波中繼的辦法進行傳輸,不僅消除了微波中繼傳輸時引發的噪聲,也很好的保障了信號的可靠性。采用光纖傳輸開展直播,可以把多個地方現場的信號采用光纖網絡傳輸到主會場,此時各個地區的分會場就可以接收到主會場的信號。例如:東南省某臺制作的《新聞啟示錄》節目采用光纖達到三個地區同時進行節目錄制的過程。三個地區之間的信號可以互通。把本地區的信號輸送給其他兩個地區,也可以實現一塊兒接受兩個信號的目的。主持人可以跟三個地區的嘉賓進行溝通,各個地區的導播與主持人也可以進行互通,這都是光纖傳送的效果。采用光纖做到不同地區直播或傳輸時電視傳送最為普遍的一種形式,在進行傳輸的時候,視頻與音頻是否同步是重要的問題,可以進行調整。光纖傳輸系統的抗干擾能力較強、傳輸頻帶較寬、通信容量大的特點,有效的克服了微波中繼傳輸時的噪音,確保傳輸信號的質量。在廣播電視信號傳輸過程中應用光纖傳輸很大的優越性。
4結語
放射性表面污染監測是輻射防護監測的重要內容之一。除核設施正常運行情況下進行的表面污染監測之外,在核設施退役、核與輻射事故應急等方面,放射性表面污染監測也是必不可少的監測內容。目前,表面污染監測儀多采用塑料閃爍體探測器或正比計數器陣列探測器。近年來,富士電機公司研制出了基于陣列式半導體探測器的表面污染監測儀器,可對全身、手腳放射性表面污染進行測量,并具有核素識別能力,所需電壓較低,性能優良[1]。但總體來講,目前表面污染監測用探測器存在靈敏面積較小、需要氣體供給、環境適應性差等缺點。為了提高表面污染監測探測器的靈敏面積與便攜性,同時簡化儀器結構,國外研究人員開發了塑料閃爍體與光纖相結合的新型探測系統。該類探測靈敏面積達1000cm2以上,可實現對大范圍表面污染的快速測量[2]。鑒于此,本文開展了光纖傳輸型大面積表面污染監測儀的研制工作,建立了實驗測量裝置并進行了初步實驗。
1探測器設計
1.1工作原理大面積β表面污染監測儀探頭部分采用塑料閃爍體光纖耦合技術。該技術是將波長轉換(WLS,WavelengthShifting)光纖嵌入塑料閃爍體,收集入射粒子在閃爍體中發出的熒光。波長轉換光纖在高能粒子探測領域應用廣泛[3,4],其特點是:當入射熒光從光纖側面入射時,被WLS光纖纖芯吸收,同時在光纖內部發出波長大于入射光的光,更多的光可以在光纖纖芯形成全反射并沿軸向傳播,到達光纖端面,由此實現對熒光收集的作用。當入射粒子在塑料閃爍體中沉積能量后,閃爍體會按照一定發光光譜發射熒光,熒光被波長轉換光纖側面收集并在光纖內部傳播至光纖端面。光纖的使用替代了大面積塑料閃爍體與光電倍增管耦合時所需的光導,從而簡化探測器的幾何結構和尺寸,提高了便攜性。
1.2探測器設計利用蒙特卡洛軟件Geant4對探測器的光傳輸效果做了模擬,對探測器的幾何尺寸和光纖布局等因素進行了優化[5]。為了減少探測器對天然本底輻射以及γ射線的響應,使用薄片式大面積塑料閃爍體(厚度為1mm)。由于光纖的直徑與塑料閃爍體的厚度相當,無法直接嵌入。為了提高薄片式塑料閃爍體的整體機械性能,同時改善波長轉換光纖的光收集效果,探測器設計方案為:以有機玻璃作為薄片式塑料閃爍體的襯底,將波長轉換光纖嵌入并排開槽的平板有機玻璃中,并在有機玻璃周圍包裹反光材料,從而實現波長轉換光纖對塑料閃爍體表面出射熒光的收集。如圖2所示。波長轉換光纖從塑料閃爍體一側引出。每根波長轉換光纖與一根塑料傳輸光纖連接,塑料傳輸光纖匯聚成光纜并與光電倍增管端窗通過硅脂耦合。如圖3所示。使用塑料傳輸光纖主要是考慮到熒光在波長轉換光纖中的自吸收比較嚴重,波長轉換光纖越長,光自吸收現象越嚴重,影響探測效率。而傳輸光纖自吸收小,可實現熒光的遠距離傳輸,且具有良好的機械性能,易彎曲,易于加工等優點.
2探測裝置的建立
大面積表面污染監測儀實驗裝置由大面積薄片式塑料閃爍體、平板有機玻璃、波長轉換光纖、光電倍增管、電子學輸出系統等組成。塑料閃爍體尺寸為30cm×40cm,厚1mm,成分為聚甲基苯乙烯。密度為1.05g/m3,碳氫比1∶1.1,軟化溫度為75℃~80℃,衰減時間2.4ns,衰減長度大于2cm,折射率為1.58。塑料閃爍體發光光譜如圖4所示,波長范圍380nm~460nm,中心波長為410nm。有機玻璃的幾何尺寸與塑料閃爍體相同,均為30cm×40cm,厚度10mm,放置于塑料閃爍體下方起到支撐與導光的作用。有機玻璃外層貼有鋁反光膠帶,用來提高熒光收集效率。有機玻璃表面并排開槽,外徑1mm,間距1cm,凹槽中嵌入波長轉換光纖。光收集系統包括波長轉換光纖與塑料傳輸光纖,所有光纖端面均需要經過精細打磨剖光,以減少熒光在光纖連接處損失。每根波長轉換光纖一端與塑料傳輸光纖采用光耦合鍵連接;波長轉換光纖另一盲端利用磁控濺射技術鍍鋁反射層,厚度100nm,目的是最大程度讓熒光從塑料傳輸光纖傳出,所有傳輸光纖最終匯聚成一根光纜,對接光電倍增管。波長轉換光纖嵌入有機玻璃凹槽,上面平鋪薄片式塑料閃爍體,塑料閃爍體與有機玻璃之間以硅油作耦合劑,耦合時要盡量減少氣泡,以提高光傳輸效果。整個探測器放入避光盒中,防止可見光進入引起暗計數增加。入射窗面積為30cm×40cm的鍍鋁有機材料,質量厚度為6~8mg/cm2。需要指出的是該厚度大于通常表面污染監測儀使用的入射窗厚度,這在一定程度上阻止了低能β粒子進入閃爍體??紤]到該實驗室測量裝置需要經常拆卸和安裝,可能會對入射窗造成損壞,所以暫時選用較厚的入射窗材料,以提高機械性能。光電倍增管為北京濱松公司生產的CR110端窗式光電倍增管,光譜響應范圍300nm~650nm,最大響應波長420nm,能夠與波長轉換光纖發光波長相匹配。靈敏面積的直徑為φ25mm,大于光纜截面面積。分壓器選用計數型分壓電路,獲得信號脈沖。光電倍增管輸出信號進入前置放大器,并通過多道分析器(MCA)得到測量能譜。
3初步實驗譜
3.1沉積能譜初步實驗用探測器的波長轉換光纖數目為10根,按照圖3所示均勻并排嵌入有機玻璃。用多道分析器分別測量有β面源和沒有β面源照射的能譜,并對二者進行比較,能譜如圖5所示。該能譜反映入射β射線在薄片式塑料閃爍體中的沉積能量情況,在50道至150道的計數較為集中。入射β粒子能譜為連續譜,能量最大值為2.23MeV,在此實驗中,能量較高的入射粒子會穿過薄片式塑料閃爍體,因此只有部分能量沉積在塑料閃爍體中,導致高能區計數較低。
3.2探測線性實驗采用90Sr-90Yβ平面放射源,源強為12530Bq,源面積為12×15cm2。通過改變β源的入射面積來改變照射活度。以厚度為1cm的鋁板作為準直板,準直板中心開方孔,方孔邊長分別為1cm、2cm、3cm、4cm、5cm,正對放置在塑料閃爍體中心位置照射,測量時間均為300s,結果列于表1。圖6給出了凈計數率與準直器方孔面積(照射活度)的關系的線性擬合曲線,從圖中可以看出:當照射面積大于3cm×3cm,凈計數率隨著照射面積(照射源強)的增大而成線性增加趨勢;此時探測效率約為7%左右。但是當靈敏面積小于4cm2時,凈計數率線性不理想,此時的探測效率也比較低,約為2%左右。初步分析造成該現象的原因是探測器響應的空間不均勻性導致的。如前所述,10根波長轉換光纖是以一定的空間間隔嵌入有機玻璃(間隔約為2.5cm),這就決定了探測器在該間隔尺寸上具有一定的不均勻性。因為波長轉換光纖的熒光收集效率與熒光的產生位置有關。若照射面積小于或僅略大于光纖間隔時,如照射面積1cm×1cm,可能僅有一兩根光纖主要參與光收集過程,熒光收集效率較低,這種情況下的探測效率會與較大照射面積的探測效率存在一定差異;而當照射面積更大時,如大于3cm×3cm,因為會有更多的波長轉換光纖參與熒光收集過程,探測效率的不均勻性也會越來越小??紤]到3cm×3cm已遠小于探測器的總面積1200cm2,故上述數據也從側面說明當采用10根波長轉換光纖時,探測器可以取得較好的空間響應均勻性。事實上,探測器空間響應的不均勻性是與所觀察的空間幾何尺度有關,空間幾何尺度越小,不均勻性會越大,反之不均勻性越小。所以,出于對探測器空間響應均勻性、探測下限等方面的考慮,在日常輻射監測中,表面污染監測儀一般也不用于測量遠小于其探測器面積的放射性污染樣品.