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光纤与传统电缆
来源: | 发布时间:2019-7-16 15:44:26 | 浏览次数:

在过去的三十年中,光纤已成为语音、视频和数据的传输介质,尤其是高速通信的传输。光纤结构紧凑,损耗低,不受电磁干扰,安全,无腐蚀性,带宽几乎不受限制。让我们集中讨论几个关键特性。

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宽带:光纤已经被证明比任何其他已知介质(包括无线、电缆、声纳,甚至自由空间光学器件)具有最宽的带宽。通过使用标准的单模通信光纤,实验室已经演示了太赫兹(1012次方)的比特率。相比之下,全世界有用的无线电带宽仅为25Gbps,仅为单股光纤所支持带宽的0.1%。因此,单股光纤可以很容易地取代大束电缆,同时显著提高系统带宽。

低损耗:光纤对信号的损耗远低于其他传输介质。单模光纤中每公里的典型损耗在任何比特率下约为0.4db,在不需要中继器或放大器的情况下,可以远距离(超过100km)发送信号。相反,在10-100Mbps时,同轴铜电缆的典型损耗值约为40dB/km,并随比特率线性增长。

高安全性:与铜质光纤不同,光纤不发射电磁波,因此非常难接入。即使光纤被接入,它也会在系统中产生足够的干扰,以便被检测到。因此,光纤已成为全球安全系统,特别是军事应用中最受欢迎的传输介质。

提高安全性:在使用或储存易燃或爆炸性材料的环境中,电流可能是极其有害的。光纤提供了一个理想的通道来收集有用的信息,如这些环境中的温度、压力和湿度。

典型的单根光纤由掺有稀土元素的硅芯、硅包层和一层保护套(通常是丙烯酸)组成。芯部直径及其相对于包层的折射率决定了光束的模式结构。标准单模通信光纤芯直径约为9微米。两种最常用的多模光纤直径分别为5062.5微米。

光纤的选择主要取决于系统的当前状况,更重要的是,它未来对带宽的需求。多模光纤的比特率是有限的,最长可达40km时可达100Mbps;较短的长度支持更高的比特率。标准单模光纤支持每秒超过100km的高达兆兆比特,无需放大。

如果可以确信,在系统的生命周期中,在短距离内,对带宽的需求不会超过每秒几百兆位,那么多模应该是低成本的选择。然而,如果系统中需要任何分支设备(如耦合器),则推荐使用单模光纤,因为单模光纤在分支设备中具有更好的稳定性。请记住,由于单模系统具有更高的可升级性,因此它的增长速度比多模系统快得多。

即使模场直径只有9微米,标准单模光纤也能够承载超过1W的光功率。多模光纤可以具有千瓦级的光功率处理能力。随着光伏器件效率的提高,一个没有本地电源的全光纤遥测系统不再只是一个梦想。

例如,如果太阳能电池的效率超过20%,通过从空间站发送10W激光束,可以在远程位置获得2W的电力,足以为典型的传感器、执行器或小型摄像机供电。

电信市场的暂时衰退给海底勘探行业带来了一个历史机遇,使其从笨重、低速、全电遥测转变为部分光纤或全光纤遥测。该领域充满了标准的WDM组件和系统,大大降低了成本。例如,一个无源的全光纤1310/1550nm波分复用器可以在货架上以50-100美元的价格买到。新的FORJ产品也出现了,性能大大提高,尺寸大大减小,可用性更好。所以不要再犹豫了,接受新技术,成为领导者。


 
 
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