光纤传输原理：利用明暗信号进行信息传输

摘要：光纤传输原理：利用明暗信号进行信息传输是当今通讯领域最为重要和普遍的技术，本文通过介绍光纤传输的基本原理、结构和性能，阐述了其在不同应用场合下的优势和局限性。

一、光纤传输的基本原理

光纤传输是利用光的特性对信息进行传送的一种技术。它借助的是光纤的缆线将信息以光信号的形式传输。光纤的基本原理是折射定律，通俗地理解，就是在两种介质的交界面上光线角度的变化会影响光线传输方向。在光纤内部，信号就是一串光脉冲，而脉冲的传递又是借助于光纤内壁的全反射实现的。

光脉冲本身又是利用光源的光发出来的，并且起到照亮作用，光线在光导纤维中快速地传输。同时，光的传输速度比电子快得多，这使光纤传输的速度非常快。而且，光纤对信息的传输受到的干扰非常的小，信息传输稳定可靠。

光纤传输主要利用光的明暗信号来传输信息，发送端二进制的0和1码，就采用“暗”，“亮”两种光的形式来进行传输，到了接收端，光的明暗信号被光电转换器转换为电信号，再进行解码以及反馈，这样就完成了信息传输的过程。

二、光纤传输的结构

光纤传输的构成主要分为三个部分：光纤的光源和光电源，光纤的传输部分，光纤的接收端处理部分。

（1）光源和光电源：光源：半导体激光器或发光二极管。光电源：光电探测器，其作用就是对光的变化进行探测，并将光信号转换成电信号等待后续处理。

（2）光纤的传输部分：光纤传输主要是直径被规定为50微米，不同的光纤有不同类型，单模光纤就是光线的传输以一个清晰的传播路径为准并在传输中保持着光整体的形状，多模光纤则是多个光线同时传输，不过相互之间也并没有太大的影响，其中多彩包绕的是多模光纤、暗红色的是单模光纤。

（3）光纤的接收端处理部分：接收端主要包括光电探测器和信号解调器，通过光电转换将光信号转化为电信号，接着再对电信号进行解调，去除噪声等处理，而后将信息还原到其原本的二进制数列。

三、光纤传输的性能

（1）传输速度快：比传统的电缆快得多，目前最高传输速度可以达到千兆比特每秒以上。光纤传输的远距离信号传输和高速率是使其备受欢迎的原因。

（2）传输距离远：与铜线和橡胶线相比，光在光纤中传播的损耗比较小，可以远距离传输，互联网中的信息也是通过大量的光纤链接而传输，而在这些光纤的连接上还需要适当的中继设备，只有高质量的设备才能保证信息的高质量传输。

（3）电磁抗干扰：纤芯直径细，且不导电，制造精度较高，因此光纤信号难以被外界电磁场干扰，这也保证了信号的高质量传输。

四、光纤传输的局限性

（1）成本高：这是光纤传输的缺点之一，特别是在铜线电缆还存在的情况下，光纤的成本比较高，包括拓扑设计和设备投资的起步成本，使得许多公司不愿意进行光纤的转型。

（2）易受损坏：光纤在物理上显得非常脆弱，轻微的弯曲，张力面积的压缩都会影响到它的功能。铜线电缆则相对强韧得多，所以在现场安装中也存在诸多的局限，容易给施工带来不便。

（3）跨越难：光纤连接时必须保持直线，不能有太多的弯曲，所以它不能直接跨越沟壑、山岭和河流，需要使用鸟巢式的钢制支架悬挂在电线杆上，这增加了铺设和维护的复杂性和成本。不过在近年来，人们通过各种各样的方法研究克服这些问题，如被动放大器等，从而让光纤的应用更加广泛。

五、总结：

光纤传输原理：利用明暗信号进行信息传输具有传输速度快、传输距离远、电磁抗干扰等优点。同时也存在着成本高、易受损等局限性。总的来说，光纤传输在未来将会成为网络信息传输的主流技术，大力发展新技术，降低成本，解决局限性，需要在规模化的应用中不断进行研究和探索。