在通信光纖電纜中，光通過光源(LED、激光二極管)引入光纖的纖芯。 光線從纖芯的外壁(包層)反射，直到到達(dá)光纖的另一端，在那里光敏接收器將脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)字 1 和 0。

光纖通信電纜究竟是如何工作的?

在最基本的情況下，通信光纖電纜由玻璃線組成，就像線一樣，直徑大約是人類頭發(fā)的直徑，每根線都可以以光速傳輸調(diào)制到光波上的信息。 它們提供比銅線電纜更大的帶寬，并已成為滿足互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代需求的首選方案，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，大量數(shù)據(jù)(例如，流媒體應(yīng)用程序)必須即時(shí)分發(fā)給數(shù)英里外的數(shù)千名訂閱者。 光纖電纜不僅用于通信系統(tǒng)，還用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、傳感和航空電子應(yīng)用。

了解光纖工作原理的第一步是了解當(dāng)您通過空氣或水發(fā)送光時(shí)會(huì)發(fā)生什么。 光以波的形式傳播。 當(dāng)它穿過空氣時(shí)，波會(huì)失去一些能量并變得更加分散。 結(jié)果是光束變得更寬且強(qiáng)度更低。 這種強(qiáng)度損失稱為衰減。

然而，當(dāng)光進(jìn)入水中時(shí)，它不會(huì)損失任何能量。 相反，它會(huì)圍繞水分子彎曲，使光線更容易通過。 水還會(huì)使光速減慢 1/v2，其中 v 是光在水中的速度。 這意味著在水中傳播的光比在空氣中傳播的光傳播得更遠(yuǎn)。 光纖利用這些原理將數(shù)據(jù)從一個(gè)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)點(diǎn)。

當(dāng)今使用的大多數(shù)光纖由純二氧化硅制成的玻璃絲(纖芯)和摻雜二氧化硅制成的包層材料組成。 核心是如此之小，以至于只有特定波長的單條光線才能傳播到盡頭。 這些被稱為單模光纖。 在此設(shè)計(jì)中，包層具有較低的折射率，并像鏡子一樣將模式保持在纖芯內(nèi)。 這種現(xiàn)象被稱為全內(nèi)反射。

光纖的性能取決于它們傳輸光的能力。 一種測量方法是測量光纖的回波損耗(也稱為插入損耗)。 回波損耗定義為正向功率與反向功率之比。 如果回波損耗高，則與回波損耗低時(shí)相比，通過光纖傳輸時(shí)會(huì)損失更多的光。

光纖電纜的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)銅線相比，光纖具有許多優(yōu)點(diǎn)：

1. 更快的數(shù)據(jù)傳輸速度：與傳統(tǒng)的銅線相比，光纖電纜能夠以更快的速度傳輸更多的信息。 這使其成為需要可靠、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用程序的理想選擇——例如流媒體視頻或互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

2. 更多帶寬：光纖電纜能夠同時(shí)在兩個(gè)方向上傳輸廣泛的頻率，稱為多路復(fù)用。 這允許在同一波長上傳輸更多數(shù)據(jù)，從而提供更多的帶寬能力。

3. 數(shù)據(jù)丟失少：單根光纖電纜能夠以極小的損耗或衰減傳輸信號，使其成為長距離安裝和大型服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。

4、抗干擾性：光在電纜中通過玻璃纖維時(shí)，幾乎不受外界電場或雷達(dá)、EMI(電磁干擾)等噪聲源的干擾。 這使得它們與衛(wèi)星通信系統(tǒng)和手機(jī)信號塔等高頻傳輸兼容。

5.提高安全性：光纖電纜也非常安全，因?yàn)槿绻磺腥腚娎|本身，任何人幾乎不可能攔截其信號——這一點(diǎn)很快就會(huì)被注意到!

通信光纜的類型

有兩種基本類型的光纖，單模和多模。 單模光纖芯徑更小(8.3-10微米)，在帶寬和傳輸距離更遠(yuǎn)方面具有優(yōu)勢，而多模光纖芯徑更大(50微米或更大)，可以輕松支撐大部分距離。 企業(yè)和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，成本通常低于單模安裝。

如今，光纖技術(shù)被用于許多方面。 它用于傳輸語音和視頻信號、承載計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)以及遠(yuǎn)距離發(fā)送信息。

光纖用于制造內(nèi)窺鏡，使醫(yī)生能夠在不需要侵入性手術(shù)刀的情況下觀察人體內(nèi)部并進(jìn)行手術(shù)。 大芯徑光纖可以攜帶激光能量，以促進(jìn)去除紋身、清潔歷史古跡以及為激光定向防御系統(tǒng)提供動(dòng)力。

分布式光纖傳感 (DFOS) 允許將光纖的整個(gè)長度用作傳感設(shè)備。 燃料管道、橋梁和飛機(jī)機(jī)翼等結(jié)構(gòu)可以嵌入光纖，以檢測應(yīng)變、溫度或聲音等參數(shù)，并幫助確保其結(jié)構(gòu)完整性。