光纖構(gòu)成及相關(guān)通信技術(shù)

光源微機控制系統(tǒng)輸出的信號為電信號，而光纖系統(tǒng)傳輸?shù)氖枪庑盘?，因此，為了把微機系統(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、激光器和半導體光源等。半導體光源是利用半導體的 PN結(jié)將電能轉(zhuǎn)換成光能的，常用的半導體光源有半導體發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD) 。半導體光源因其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、與光纖易于相容等優(yōu)點，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，用光照射半導體的 PN結(jié)，半導體的 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)中的半導體接收器主要有半導體光電二極管，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行傳輸。 包層外面是一層涂料，主要用來增加光纖的機械強度，以使光纖不受外來損害。光纖的最外層是外套，也是起保護作用的。光纖的兩個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傳輸多個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，朗訊貝爾實驗室認為商用的DWDM系統(tǒng)容量最高能夠達到100 Tbit/s。以10 Gbit/s為基礎(chǔ)的DWDM已在我國多個運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，粗波分復用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)也在城域光傳送網(wǎng)擴展中應(yīng)運而生，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)，將多個光時分復用OTDM信號進行波分復用能夠大大提高傳輸容量。只要適當結(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。實驗室中大多數(shù)超過3 Tbit/s的傳輸實驗都是采取這種方式實現(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到萬里。眾多試驗表明，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，當單信道速率達到40 Gbit/s以上時，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)較復雜，成本偏高;APON將用于實現(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。