光纖通信的大功率和高速應用
發布時間:2021-05-06 責任編輯:lina
【導讀】作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)行(xing)業(ye),電(dian)信(xin)行(xing)業(ye)經(jing)常(chang)因(yin)技(ji)術(shu)慣(guan)性(xing)而(er)陷(xian)入(ru)困(kun)境(jing)。各(ge)種(zhong)法(fa)規(gui)和(he)相(xiang)關(guan)性(xing)意(yi)味(wei)著(zhe),新(xin)的(de)創(chuang)新(xin)通(tong)常(chang)不(bu)會(hui)上(shang)市(shi)將(jiang)近(jin)十(shi)年(nian),而(er)且(qie)采(cai)用(yong)起(qi)來(lai)可(ke)能(neng)會(hui)很(hen)慢(man),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)電(dian)視(shi),電(dian)話(hua)和(he)互(hu)聯(lian)網(wang)行(xing)業(ye)呆(dai)滯(zhi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。自(zi)從(cong)1970年代中期以來,一直在進行光纖信息的傳輸,這是在康寧玻璃廠進行的研究工作之後進行的。然而,直到 近,大多數家庭電信連接仍保持為經典的銅線,限製了美國互聯網的平均速度。
作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)行(xing)業(ye),電(dian)信(xin)行(xing)業(ye)經(jing)常(chang)因(yin)技(ji)術(shu)慣(guan)性(xing)而(er)陷(xian)入(ru)困(kun)境(jing)。各(ge)種(zhong)法(fa)規(gui)和(he)相(xiang)關(guan)性(xing)意(yi)味(wei)著(zhe),新(xin)的(de)創(chuang)新(xin)通(tong)常(chang)不(bu)會(hui)上(shang)市(shi)將(jiang)近(jin)十(shi)年(nian),而(er)且(qie)采(cai)用(yong)起(qi)來(lai)可(ke)能(neng)會(hui)很(hen)慢(man),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)電(dian)視(shi),電(dian)話(hua)和(he)互(hu)聯(lian)網(wang)行(xing)業(ye)呆(dai)滯(zhi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)。自(zi)從(cong)1970年代中期以來,一直在進行光纖信息的傳輸,這是在康寧玻璃廠進行的研究工作之後進行的。然而,直到 近,大多數家庭電信連接仍保持為經典的銅線,限製了美國互聯網的平均速度。根據從SpeedTest.net獲取數據的“網絡索引(Net Index)”,美國平均 速度 第33位,平均 速度接近 者香港平均速度的三分之一。
直到 近,一些公司才開始提供到居民地址的連接,這是該國多年來的首次電信通訊動搖。Verizon,Google和AT&T都在某些地區提供服務,這些服務可以使企業和居民都可以訪問世界範圍內享有的高速連接。特別是去年在堪薩斯城推出的Google Fiber,這是Google首次涉足服務供應領域,它使用一些特別先進的新技術來提供對稱的1 Gbps 和上傳速度。在很大程度上,全國範圍的互聯網訪問改變了企業運作的方式以及人們互動和娛樂的方式,廣泛的光纖(以及驅動它的迷人技術)隻能推動我們的國家前進。
用於光纖通信的光源
光纖通信開始,超過已知為長纖維玻璃絲束通信信息的光脈衝。在 初的一端,電子信息通過LED或激光二極管在特定波長下的脈衝內插到光中,該波長用於 化光在整個光纖中的分散。發光二極管作為正向偏置的pn結,通過自發發射以與發射的光相關聯的特定帶寬發射光。通常,LED光源用於速度不是很關鍵並且可以接受100 Mbps或更低速率的局域網連接中。這些LED 常用的半導體材料是磷化砷化镓銦和磷化砷化镓。
另一方麵,激光二極管通過受激發射工作,調製的激光二極管可以達到數百毫瓦的功率。激光還產生相幹的光,從而提高了能夠通過LED耦合到光纖的光的效率。激光二極管 常用於光纖通信的大功率和高速應用中。如今, 常用的光源是垂直腔表麵發射激光器(VCSEL),它以類似的成本比LED提供更大的功率和速度,同時可以更好地耦合到多模光纖。VCSEL具有兩個平行於器件晶圓的分布式布拉格反射器,在該晶圓上製造了產生光子的量子阱。VCSEL的示意圖如下圖1所示。

簡單的VCSEL二極管圖(由Wikimedia Commons用戶The Photon提供)
光纖電纜
ranhoubixujiangyiduanchanshengdeguangouhedaoguangxianzhong,zheshiyigekunnandeguocheng,qizhongguangdexiangganxingjiqiyouyong。zhexiedianlanyoubolizhicheng,youyujuyouquanneifanshetexing,yincikeyiyuanjulichuanshuguang。guangxiandianlantongchangyouxinxian,baocenghehuanchongcailiaozucheng,jiuxiangshoubaohudebodaoyiyang。xianxindezheshelvdiyubaocengdezheshelv,zheyiweizheguangyi 的de損sun耗hao穿chuan過guo包bao層ceng。緩huan衝chong器qi可ke保bao護hu包bao層ceng的de外wai部bu免mian受shou可ke能neng導dao致zhi瑕xia疵ci的de損sun壞huai。有you時shi,光guang纖xian電dian纜lan還hai具ju有you稱cheng為wei護hu套tao的de另ling一yi層ceng,其qi作zuo用yong類lei似si於yu包bao裹guo銅tong線xian的de塑su料liao。光guang纖xian電dian纜lan的de層ceng圖tu如ru下xia圖tu2所示,其中層1是芯層,層2是包層,

光纖層相對尺寸圖(由Wikimedia Commons用戶Bob Mellish提供)
光(guang)纖(xian)被(bei)構(gou)造(zao)為(wei)兩(liang)種(zhong)主(zhu)要(yao)的(de)子(zi)類(lei)型(xing),即(ji)多(duo)模(mo)和(he)單(dan)模(mo)。多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)具(ju)有(you)較(jiao)大(da)的(de)纖(xian)芯(xin),並(bing)允(yun)許(xu)較(jiao)少(shao)的(de)相(xiang)幹(gan)光(guang)耦(ou)合(he),這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)它(ta)們(men)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)廉(lian)價(jia)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)。但(dan)是(shi),多(duo)模(mo)光(guang)纖(xian)的(de)不(bu)利(li)之(zhi)處(chu)在(zai)於(yu),由(you)於(yu)多(duo)模(mo)色(se)散(san),它(ta)們(men)嚴(yan)重(zhong)限(xian)製(zhi)了(le)連(lian)接(jie)的(de)帶(dai)寬(kuan)和(he)長(chang)度(du)。單(dan)模(mo)光(guang)纖(xian)允(yun)許(xu)更(geng)長(chang)和(he)更(geng)快(kuai)的(de)光(guang)鏈(lian)路(lu),同(tong)時(shi)需(xu)要(yao)更(geng)昂(ang)貴(gui)的(de)材(cai)料(liao)和(he)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)。光(guang)纖(xian)必(bi)須(xu)用(yong)專(zhuan)門(men)的(de)工(gong)具(ju)劈(pi)開(kai),以(yi)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)平(ping)坦(tan)的(de)表(biao)麵(mian),光(guang)可(ke)以(yi)耦(ou)合(he)到(dao)其(qi)中(zhong)而(er)不(bu)會(hui)發(fa)生(sheng)散(san)射(she)。創(chuang)建(jian)和(he)安(an)裝(zhuang)高(gao)性(xing)能(neng)光(guang)纜(lan)非(fei)常(chang)昂(ang)貴(gui),並(bing)且(qie)是(shi)阻(zu)止(zhi)許(xu)多(duo)服(fu)務(wu)提(ti)供(gong)商(shang)將(jiang)光(guang)纖(xian)安(an)裝(zhuang)到(dao)家(jia)庭(ting)中(zhong)的(de) 成本之一。例如,Emerald Atlantis和Hibernia Atlantic在2011年安裝的跨大西洋海底通信電纜耗資約3億美元,但它們能夠在70毫秒內將數據從紐約市傳輸到倫敦。這些光纜在需要放大時會變得更加昂貴,因為光放大器是通過在光纖的長度上摻入昂貴的稀土材料(例如)製成的。
光纖接收器
在zai線xian路lu的de另ling一yi端duan,光guang接jie收shou器qi檢jian測ce通tong過guo光guang纜lan發fa送song的de信xin息xi。通tong常chang,這zhe些xie是shi通tong過guo光guang電dian效xiao應ying將jiang光guang轉zhuan換huan為wei電dian的de半ban導dao體ti光guang電dian二er極ji管guan。由you於yu良liang好hao的de發fa射she器qi也ye是shi良liang好hao的de吸xi收shou器qi,因yin此ci用yong於yu製zhi造zao這zhe些xie二er極ji管guan的de材cai料liao通tong常chang與yuLED中的材料相似- 常(chang)見(jian)的(de)是(shi)砷(shen)化(hua)銦(yin)镓(jia)。為(wei)了(le)驗(yan)證(zheng)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)信(xin)息(xi),使(shi)用(yong)了(le)各(ge)種(zhong)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)技(ji)術(shu),然(ran)後(hou)將(jiang)其(qi)轉(zhuan)換(huan)回(hui)電(dian)信(xin)號(hao)。就(jiu)像(xiang)銅(tong)一(yi)樣(yang),光(guang)纜(lan)可(ke)以(yi)承(cheng)載(zai)多(duo)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)通(tong)信(xin),並(bing)且(qie)目(mu)前(qian)用(yong)於(yu)電(dian)話(hua),互(hu)聯(lian)網(wang),甚(shen)至(zhi)與(yu)Verizon和Google Fiber一起用於電視。
光纖與電纜
光guang纖xian通tong信xin和he電dian纜lan都dou存cun在zai於yu我wo們men賴lai以yi生sheng存cun的de世shi界jie中zhong。對dui於yu帶dai寬kuan不bu是shi很hen重zhong要yao的de近jin距ju離li應ying用yong,銅tong纜lan布bu線xian和he電dian氣qi傳chuan輸shu的de價jia格ge相xiang對dui便bian宜yi,而er光guang纖xian在zai高gao帶dai寬kuan應ying用yong(尤其是多路複用)中則表現出色。雖然銅線 隻能傳送一個信號,但是不同波長的多路複用信號可能會在同一根光纜中傳播,從而大大增加了一根光纖所具有的總吞吐量。光纖電纜 適(shi)合(he)用(yong)於(yu)可(ke)能(neng)引(yin)起(qi)高(gao)壓(ya)的(de)問(wen)題(ti),並(bing)且(qie)光(guang)纖(xian)中(zhong)的(de)光(guang)不(bu)受(shou)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)的(de)影(ying)響(xiang),而(er)銅(tong)電(dian)纜(lan)則(ze)受(shou)到(dao)某(mou)些(xie)機(ji)器(qi)可(ke)能(neng)引(yin)起(qi)的(de)任(ren)何(he)感(gan)應(ying)電(dian)流(liu)的(de)影(ying)響(xiang)。纖(xian)維(wei)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)火(huo)花(hua),難(nan)以(yi)插(cha)入(ru)(與電纜線不同),並且基本上無腐蝕性。簡而言之,光纖非常適合安全,高 ,惡劣環境下的應用。此外,在帶寬不斷增加的世界中,必須使用光纖來確保我們的信息服務不斷發展。
為什麼要使用光纖來發展未來?
duiyubuduanfazhandedianxin,jihukeyikending,xinxijiangzhuyaoyouguangxianchengzai。suizhexiaofeizheheqiyeyaoqiugengkuai,gengkekaodehulianwanghedianhuafuwu,genghaodezhizaogongyizhengzaishizhexiangjishumeitiandoubiandegengbianyi。keyigenggaixianyoudedianhua,dianshiheInternet網(wang)絡(luo)以(yi)使(shi)用(yong)光(guang)纖(xian)來(lai)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)吞(tun)吐(tu)量(liang),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)引(yin)入(ru)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)信(xin)號(hao)時(shi)。從(cong)我(wo)們(men)落(luo)後(hou)的(de)互(hu)聯(lian)網(wang)速(su)度(du)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu),在(zai)我(wo)們(men)遍(bian)布(bu)美(mei)國(guo)的(de)銅(tong)網(wang)上(shang)很(hen)難(nan)(如果不是不可能)流式傳輸4K和藍光質量的視頻。拒絕投資網絡的電信公司聲稱,沒有應用需要對稱的千兆位速度-就像電力公司堅持認為在20世紀初期不需要國家電網一樣。為了實現創新,娛樂和整體進步,美國需要充分利用光纖布線背後的技術所帶來的好處。
免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在於傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請電話或者郵箱聯係小編進行侵刪。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 算力爆發遇上電源革新,大聯大世平集團攜手晶豐明源線上研討會解鎖應用落地
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
微波功率管
微波開關
微波連接器
微波器件
微波三極管
微波振蕩器
微電機
微調電容
微動開關
微蜂窩
位置傳感器
溫度保險絲
溫度傳感器
溫控開關
溫控可控矽
聞泰
穩壓電源
穩壓二極管
穩壓管
無焊端子
無線充電
無線監控
無源濾波器
五金工具
物聯網
顯示模塊
顯微鏡結構
線圈
線繞電位器
線繞電阻


