文章插图
光纤多模光导纤维做成的光缆可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳数十人通话 。可以同时传送数十套电视节目，供自由选看 。利用光导纤维进行的通信叫光纤通信 。一对金属电话线至多只能同时传送一千多路电话，而根据理论计算，一对细如蛛丝的光导纤维可以同时通一百亿路电话！铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了 。沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的 。医学套用光导纤维内窥镜可导入心脏和脑室，测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度、体温等 。用光导纤维连线的雷射手术刀已在临床套用，并可用作光敏法治癌 。另外，利用光导纤维製成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道、十二指肠等的疾病 。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，它有输送光线、传导图像的本领，又有柔软、灵活，可以任意弯曲等优点，可以通过食道插入胃里 。光导纤维把胃里的图像传出来，医生就可以窥见胃里的情形，然后根据情况进行诊断和治疗 。感测器套用光导纤维可以把阳光送到各个角落，还可以进行机械加工 。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像 。如与敏感元件组合或利用本身的特性，则可以做成各种感测器,测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等 。在能量传输和信息传输方面也获得广泛的套用 。艺术套用由于光纤的良好的物理特性，光纤照明和LED照明已越来越成为艺术装修美化的用途 。套用如下：门头店名（标设）和LOGO採用粗光纤製作光晕照明 。门头的局部轮廓採用Φ18（Φ14）的侧光纤进行照明 。场所外立面局部採用光纤三维镜 。採用艺术分布的光纤点阵，配置光纤照明YY-S150光纤扫描机 。在草坪上布置光纤地灯 。光纤瀑布、光纤立体球等艺术造型 。同时也用在装饰显示、广告显示 。光纤也可以用作各种视觉艺术的展示等，光纤的特性得到充分的套用，如图所示：光纤成为装饰品：利用光纤发光的特性，可以做成各种色彩的萤光光纤、满天星光纤花瓶、做礼品晚会用，还是室内装饰都很漂亮：如下图:井下探测技术过去，石油工业只能利用现有的技术开採油气储量，常常无法满足快速投资回收和最大化油气採收率的需求，并导致原油採收率平均只有35%左右 。井下系统供应商预测，通过利用智慧型井技术可以使原油採收率提高到50%~60% 。在开发井中感测器之前，收集井下信息的唯一方法是测井 。测井方法虽然能提供有价值的数据，但作业成本高，并有可能对井产生损害 。因此，需要更好的井下技术提高无干扰流动监测和控制 。可以共同提高採收率的技术有：·电子井下感测器，提供定点温度和压力监测；·流量和含水量感测器；·井下电-液压操控流动控制系统；·基于实时油藏动态数据；·最佳化油藏模拟；·高温光纤井下感测器；·电子与光纤井口湿式连线系统 。过去几年，感测器技术愈来愈多地从其它行业转向海上和井下，特别是光纤感测器技术，光纤感测器极大地提高了高温系统的可靠性 。近期，大型井下设备供应商经常与光纤探测技术专业公司合作或收购这类公司，充分证实了这项技术的潜力 。光纤感测器系列包括3项被证实的核心技术和1项待开发的技术： ·分散式温度探测（DTS） 。该项技术凭藉一定长度的光纤监测不同位置上温度的变化 。其温度解析度为0.1oC，位置解析度为1m（光纤长度大于10000m） 。·光纤还可以作为直接读值的机械点源感测器 。最简单的形式，可能只是一个空腔，随外部压力改变长度，入射到空腔的光信号强度随空腔长度而下降 。光纤传送设备允许在一根光纤上组合多个感测器，测量不同物理变数 。·化学探测 。专业光纤的开发与工业套用正在增长，它们对化学物质的存在和丰度比较敏感 。这种技术还不太先进，但很有发展潜力 。光纤收发器光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的乙太网传输媒体转换单元，在很多地方也被称之为光电转换器 。产品一般套用在乙太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网路环境中，且通常定位于宽频城域网的接入层套用；同时在帮助把光纤最后一公里线路连线到城域网和更外层的网路上也发挥了巨大的作用 。企业在进行信息化基础建设时，通常更多地关注路由器、交换机乃至网卡等用于节点数据交换的网路设备，却往往忽略介质转换这种非网路核心必不可少的设备 。特别是在一些要求信息化程度高、数据流量较大的政府机构和企业，网路建设时需要直接上连到以光纤为传输介质的骨干网，而企业内部区域网路的传输介质一般为铜线，确保数据包在不同网路间顺畅传输的介质转换设备成为必需品 。收发器分类目前国外和国内生产光纤收发器的厂商很多，产品线也极为丰富 。为了保证与其他厂家的网卡、中继器、集线器和交换机等网路设备的完全兼容，光纤收发器产品必须严格符合10Base-T、100Base-TX、100Base-FX、IEEE802.3和IEEE802.3u等乙太网标準，除此之外，在EMC防电磁辐射方面应符合FCC Part15 。时下由于国内各大运营商正在大力建设小区网、校园网和企业网，因此光纤收发器产品的用量也在不断提高，以更好地满足接入网的建设需要 。随着光纤收发器产品的多样化发展，其分类方法也各异，但各种分类方法之间又有着一定的关联 。按光纤性质分类单模光纤收发器：传输距离20公里至120公里多模光纤收发器：传输距离2公里到5公里按光纤来分，可以分为多模光纤收发器和单模光纤收发器 。由于使用的光纤不同，收发器所能传输的距离也不一样，多模收发器一般的传输距离在2公里到5公里之间，而单模收发器覆盖的範围可以从20公里至120公里 。需要指出的是因传输距离的不同，光纤收发器本身的发射功率、接收灵敏度和使用波长也会不一样 。如5公里光纤收发器的发射功率一般在-20～-14db之间，接收灵敏度为-30db，使用1310nm的波长；而120公里光纤收发器的发射功率多在-5～0dB之间，接收灵敏度为-38dB，使用1550nm的波长 。按所需光纤分类：单纤光纤收发器：接收传送的数据在一根光纤上传输双纤光纤收发器：接收传送的数据在一对光纤上传输顾名思义，单纤设备可以节省一半的光纤，即在一根光纤上实现数据的接收和传送，在光纤资源紧张的地方十分适用 。这类产品採用了波分复用的技术，使用的波长多为1310nm和1550nm 。但由于单纤收发器产品没有统一国际标準，因此不同厂商产品在互联互通时可能会存在不兼容的情况 。另外由于使用了波分复用，单纤收发器产品普遍存在信号衰耗大的特点 。目前市面上的光纤收发器多为双纤产品，此类产品较为成熟和稳定，但需要更多的光纤 。按工作层次/速率分类100M乙太网光纤收发器：工作在物理层10/100M乙太网光纤收发器：工作在数据链路层按工作层次/速率来分，可以分为单10M、100M的光纤收发器、10/100M自适应的光纤收发器和1000M光纤收发器 。其中单10M和100M的收发器产品工作在物理层，在这一层工作的收发器产品是按位来转发数据 。该转发方式具有转发速度快、通透率高、时延低等方面的优势，适合套用于速率固定的链路上，同时由于此类设备在正常通信前没有一个自协商的过程，因此在兼容性和稳定性方面做得更好 。而10/100M光纤收发器是工作在数据链路层，在这一层光纤收发器使用存储转发的机制，这样转发机制对接收到的每一个数据包都要读取它的源MAC地址、目的MAC地址和数据净荷，并在完成CRC循环冗余校验以后才将该数据包转发出去 。存储转发的好处一来可以防止一些错误的帧在网路中传播，占用宝贵的网路资源，同时还可以很好地防止由于网路拥塞造成的数据包丢失，当数据链路饱和时存储转发可以将无法转发的数据先放在收发器的快取中，等待网路空闲时再进行转发 。这样既减少了数据冲突的可能又保证了数据传输的可靠性，因此10/100M的光纤收发器适合于工作在速率不固定的链路上 。C-LENSG-LENS格林透镜按结构分类桌面式（独立式）光纤收发器：独立式用户端设备机架式（模组化）光纤收发器：安装于十六槽机箱，採用集中供电方式按结构来分，可以分为桌面式（独立式）光纤收发器和机架式光纤收发器 。桌面式光纤收发器适合于单个用户使用，如满足楼道中单台交换机的上联 。机架式（模组化）光纤收发器适用于多用户的汇聚，如小区的中心机房必须满足小区内所有交换机的上联，使用机架便于实现对所有模组型光纤收发器的统一管理和统一供电，目前国内的机架多为16槽产品，即一个机架中最多可加插16个模组式光纤收发器 。按管理类型分类非网管型收发器：即插即用，通过硬体拨码开关设定电口工作模式网管型收发器：支持电信级网路管理按网管来分，可以分为网管型光纤收发器和非网管型光纤收发器 。随着网路向着可运营可管理的方向发展，大多数运营商都希望自己网路中的所有设备均能做到可远程网管的程度，光纤收发器产品与交换机、路由器一样也逐步向这个方向发展 。对于可网管的光纤收发器还可以细分为局端可网管和用户端可网管 。局端可网管的光纤收发器主要是机架式产品，多採用主从式的管理结构，即一个主网管模组可串联N个从网管模组，每个从网管模组定期轮询它所在子架上所有光纤收发器的状态信息，向主网管模组提交 。主网管模组一方面需要轮询自己机架上的网管信息，另一方面还需收集所有从子架上的信息，然后汇总并提交给网管伺服器 。如武汉烽火网路所提供的OL200系列网管型光纤收发器产品支持1（主） 9（从）的网管结构，一次性最多可管理150个光纤收发器 。按电源分类内置电源：内置开关电源为电信级电源 外置电源：外置变压器电源多使用在民用设备上按电源来分，可以分为内置电源和外置电源两种 。其中内置开关电源为电信级电源，而外置变压器电源多使用在民用设备上 。前者的优势在于能支持超宽的电源电压，更好地实现稳压、滤波和设备电源保护，减少机械式接触造成的外置故障点；后者的优势在于设备体积小巧和价格便宜 。按工作方式分类全双工方式（full duplex）是指当数据的传送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行传送和接收操作，这样的传送方式就是全双工制，如图1所示 。在全双工方式下，通信系统的每一端都设定了传送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送 。全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换操作所产生的时间延迟 。半双式方式（half duplex）是指使用同一根传输线既作接收又作传送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工制 。採用半双工方式时，通信系统每一端的传送器和接收器，通过收/发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因此，会产生时间延迟 。目前市面上有些晶片，只能使用全双工环境，无法支持半双工，若接至其他品牌的交换机（N-Way Switch）或集线器（HUB），其又使用半双工模式，则一定会造成严重的冲撞及丢包 。辨别方法颜色辨别黄色的代表单模橙色的代表多模外套标识辨别50/125, 62.5/125为多模，并且可能标有mm9/125（g652）为单模，并且可能标有sm光纤磨製端头在放大镜下可辨别，多模呈同心圆单模中间有一黑点熔接机熔接时从屏上可辨别多模纤中间没白条单模中间有一白条同时，熔接机对多模光缆不做熔接损耗计算 。再，单模与多模光纤熔接机不能熔接 。单模收发器可以用于多模光缆链路，但注意跳线要用多模的 。依据信号在光纤中传输的模式，主要分两大类：单模和多模 。模式通常是指光信号在光纤内的传输路径，单模的传输路径就是中心轴线；将光纤沿中轴线切出一个刨面，光信号在刨面上利用全反射进行传输 。光纤可以拥有这种刨面无限多个，所以光信号的传输路径就会有无限多条，即有无限多种模式，如此传输的光纤就被称作多模光纤 。单模的纤芯尺寸一般是8~10um，在单模中信号沿直线进行传播，也就是一种模式 。多模的纤芯比较大，50um或是62.5um，可以同时进行多种模式的传输 。单模的传输频宽高，传输距离远，主要用于中长距离的信号传输系统，如光纤到户、捷运和道路等长距离网路 。但是，因为单模的纤芯比较小，与发射机连线时需要精确对接，从而耦合到较高的光源 。这使得单模光纤网路系统的其他配件价格升高，单模光发射机的价格比多模的就贵不少 。使用单模连线器进行端接时，要注意精确对接，不然会产生数值较高的插入损耗，降低光纤传输性能 。而多模能主要用于满足短距离网路的传输 。事实上，多模光纤能够支持万兆乙太网550米内的垂直子系统布线和短距离建筑群子系统布线，以及40G/100G网路150米内的数据中心布线 。并且，多模光纤系统的光电转换元件比单模更便宜，现场安装和端接也更简单 。国内发展光纤作为宽频接入一种主流的方式，有着通信容量大、中继距离长、保密性能好、适应能力强、体积小重量轻、原材料来源广价格低廉等的优点，未来在宽频网际网路接入的套用可预料会非常广泛 。根据市场研究与预测公司IDC预计2012年中国光纤接入用户数将超过2660万户，未来5年保持56.4%的年複合增长率，而且中国已成为全球最大的光网路设备市场之一 。截至2011年底，中国光纤接入连线埠数已超过1亿个，同比增长超过100%；中国光纤接入用户数已达1556万户，同比增长超过370% 。比起中国1.58亿的宽频用户数，光纤接入用户数还将会有非常广阔的上升空间 。根据我国光纤宽频发展计画，到2015年全国网际网路出口频宽达到5T，城市家庭频宽接入能力基本达到20M以上，农村家庭频宽能力基本达到4M以上；家庭光纤接入覆盖超过500万户；无线区域网路的公共运营热点规模将超过15万个；届时将实现全市公益性机构光纤到达率100%，实现全部科技园区、工业园区、商务楼宇、宾馆酒店等商务类场所的光纤到楼、到办公室 。这些数据都表明，中国的宽频市场蕴藏着巨大的潜力，必将是未来宽频运营商对抗的主战场之一 。而光纤宽频的普及也是大势所趋 。所以未来宽频市场的斗争很大程度上是光纤宽频的斗争 。中国电信集团副总工程师靳东滨表示，中国电信光纤宽频用户数量三年后将超过1亿，达到世界领先水平 。中国联通也明确了2012年新增光纤到户家庭1000万 。中国移动在2010年在三大运营商光纤光缆招标量达40%~50% 。可以看出各大运营商对于光纤宽频这项前景看好的业务都给予了很大的重视 。光纤之父光纤之父——高锟高锟从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言了製造通信用的超低耗光纤的可能性 。被誉为“光纤之父” 。