光纤通信原理

迄今为止讨论的数字通信技术已经导致了光通信和卫星通信研究的进步。让我们来看看它们。

光纤

光纤可以理解为介质波导，其工作在光频率下。如果设备或管弯曲或终止以辐射能量，则通常称为波导。下图描绘了一堆光纤电缆。

电磁能以光的形式穿过它。沿着波导的光传播可以用一组被引导的电磁波来描述，称为波导的模式。

在研究光纤时，人们应该了解的一个基本光学参数是折射率。根据定义，“真空中的光速与物质中的光速之比就是该材料的折射率n 。” 它表示为 -

$$n = \frac{c}{v}$$

在哪里，

c = 自由空间中的光速 = 3 × 10 ⁸ m/s

v = 介电或非导电材料中的光速

通常，对于行进的光线，当n ₂ < n ₁时发生反射。光线在界面处的弯曲是由于两种具有不同折射率的材料中光速不同的结果。界面处这些角度之间的关系可以称为斯涅尔定律。它表示为 -

$$n_1sin\phi _1 = n_2sin\phi _2$$

在哪里，

$\phi _1$ 是入射角

$\phi _2$ 是折射角

n ₁和 n ₂是两种材料的折射率

对于光密材料，如果反射发生在同一材料内部，则这种现象称为内反射。入射角和折射角如下图所示。

如果入射角 $\phi _1$ 大得多，则一点处的折射角 $\phi _2$ 变为 Π/2 。超过该点就不可能进一步折射。因此，这样的点被称为临界角 $\phi _c$。当入射角$\phi _1$大于临界角时，满足全内反射的条件。

下图清楚地显示了这些术语。

光线如果进入玻璃，在这种情况下，它会完全反射回玻璃中，没有光从玻璃表面逸出。

最常用的光纤是半径为a、折射率为n _1的单实心介电圆柱体。下图解释了光纤的各个部分。

该圆柱体被称为纤维的核心。固体介电材料围绕核心，称为包层。包层具有小于n ₁的折射率n ₂。

覆层有助于 -

根据芯的材料成分，常用的纤维有两种类型。他们是 -

这两者都进一步分为 -

通过研究光纤通信系统的各个部分和部分，可以很好地理解光纤通信系统。光纤通信系统的主要元件如下图所示。

基本部件是光信号发射器、光纤和光检测接收器。光纤和电缆接合器和连接器、再生器、分束器和光放大器等附加元件用于提高通信系统的性能。

光纤的功能优势是 -

光纤电缆的物理优点是 -

尽管光纤具有许多优点，但它们具有以下缺点 -

光纤有许多应用。其中一些如下 -