光纤构成及相关通信技术

光源微机控制系统输出的信号为电信号，而光纤系统传输的是光信号，因此，为了把微机系统产生的电信号在光纤中传输，首先要把电信号转换为光信号。光源就是这样一种电光转换器件。光源首先将电信号转换成光信号，再向光纤发送光信号。在光纤系统中，光源具有非常重要的地位。可作为光纤光源的有白炽灯、激光器和半导体光源等。半导体光源是利用半导体的 PN结将电能转换成光能的，常用的半导体光源有半导体发光二极管(LED)和激光二极管(LD) 。半导体光源因其体积小、重量轻、结构简单、使用方便、与光纤易于相容等优点，在光纤传输系统中得到了广泛的应用。

光电接收器在光纤中传输的光信号在被微机系统所接收前，首先要还原成相应的电信号。这种转换是通过光接收器来实现的。光接收器的作用就是将由光纤传送过来的光信号转换成电信号，再把该电信号交由控制系统进行处理。 光接收器是根据光电效应的原理，用光照射半导体的 PN结，半导体的 PN结吸收光能后将产生载流子，因此产生 PN结的光电效应，从而将光信号转换成电信号。应用于光纤系统中的半导体接收器主要有半导体光电二极管，光电三极管、光电倍增管和光电池等。光电三极管不仅能把入射光信号变成电信号，而且能把电信号放大，从而能够与控制系统接口电路很好地匹配，所以光电三极管的应用最为广泛。

光纤光纤是光信号的传输通道，是光纤通信的关键材料。光纤由纤芯、包层、涂敷层及外套组成，是一个多层介质结构的对称圆柱体。纤芯的主体是二氧化硅，里面掺有微量的其它材料，用以提高材料的光折射率。纤芯外面有包层，包层与纤芯有不同的光折射率， 纤芯的光折射率较高， 用以保证光信号主要在纤芯里进行传输。 包层外面是一层涂料，主要用来增加光纤的机械强度，以使光纤不受外来损害。光纤的最外层是外套，也是起保护作用的。光纤的两个主要特征是衰减和色散。损耗是光信号在单位长度上的衰减或色散，用db/km表示，该参数关系到光信号的传输距离，损耗越大，传输距离越短。多微机电梯控制系统一般传输距离较短，因此为降低成本，大多选用塑料光纤。光纤的色散主要关系到脉冲展宽。 在三菱电梯控制系统中， 光纤通信主要用于群控与单梯间的数据传送及两台并联的单梯之间的数据传送。三菱电梯所用的光纤装置主要由光源、光接收器和光纤组成，其中光源和光接收器被封装在光纤接插件的定插头内，光纤与动插头相连。

光波分复用技术WDM(Wavelength Division Multiplexing)技术是指使用多束激光在同一条光纤上同时传输多个不同波长的光波技术。它能够极大地提高光纤传输系统的传输容量。1.6 Tbit/s的WDM系统已经大规模商用化。为了进一步提高光纤传输的容量，1995年后DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)基础成为了国际上主要的研究对象，朗讯贝尔实验室认为商用的DWDM系统容量最高能够达到100 Tbit/s。以10 Gbit/s为基础的DWDM已在我国多个运营商中逐渐成为核心网主流。DWDM系统除了波长数和传输容量不断增加外，光传输距离也从600 km增加到了2000 km以上。除此之外，粗波分复用CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)也在城域光传送网扩展中应运而生，具有超大容量、短距离传输和低成本等优势。研究人员还发现，将多个光时分复用OTDM信号进行波分复用能够大大提高传输容量。只要适当结合就能够实现Tbit/s以上的传输，因此，它也成为未来光纤通信的发展方向。实验室中大多数超过3 Tbit/s的传输实验都是采取这种方式实现的。

光孤子通信技术光是一种特殊的ps数量级上的超短光脉冲，它经过光纤长距离传输后，波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信的，在零误码的情况下信息传递可达到万里。众多试验表明，它可以用于海底光缆通信等，而且适合与WDM系统结合构成超高速大容量的光通信，当单信道速率达到40 Gbit/s以上时，光孤子通信的优势得以充分体现。

光纤接入技术光纤接入运用PON技术可以与多种技术相结合，比如ATM\SDH和以太网等，分别产生APON、GPON、EPON。相比之下，EPON继承了以太网的优势而且成本相对较低，在和光纤技术相结合后，EPON不在只局限于局域网，还扩展到城域网，甚至广域网。光纤到户也采用EPON 技术;GPON对电路交换业务支持最有优势，又能充分利用现有的SDH技术，但是技术较复杂，成本偏高;APON将用于实现FTTH方案。

工作过程发送：CPU 通过专用 IC芯片将并行数据串行化，并根据通信格式插入相应位码(起始、停止、校验位等) ，由输出端 TXD将信号送入光纤接插件(即定插头) ，再由光纤接插件中的光源进行电—光转换，转换后的光信号通过光纤动插头向光纤发送光信号，光信号在光纤中向前传播。接收：来自光纤的光信号经光纤接插件的动插头，向定插头的接收器发送，接收器将接受到的光信号进行光—电还原，从而得到相应的电信号，该电 信号送入到专用的 IC 芯片的RXD输入端，经专用 IC芯片将串行数据改为并行数据后，再向 CPU传送。