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15-塑料光纤在装饰照明领域里的应用

15-塑料光纤在装饰照明领域里的应用
15-塑料光纤在装饰照明领域里的应用

毕业设计(论文)

论文题目:塑料光纤在装饰照明领域里的应用教学中心:电子科技大学网络教育重庆学习中心指导老师:职称:

学生姓名:学号:

专业:

2010年05月15日

毕业设计(论文)任务书

题目:塑料光纤在装饰照明领域里的应用

任务与要求:

浅谈了塑料光纤的原理及特点,浅谈了我国光纤照明在装饰领域的现状及发展前景。目前塑料光纤在我国的应用场合有:室内装饰、水景照明、溶洞照明、易燃易爆场合、太阳光的利用。此外,塑料光纤在工业,特别是汽车工业、农业及国防建设中也得到了大量的应用。

时间:2010 年3月2 日至2010年 5 月20 日共12 周

办学单位:电子科技大学网络教育重庆学习中心

学生姓名:学号:

专业:

指导单位或教研室:

指导教师:职称:讲师

2010年3月2日

毕业设计(论文)进度计划表

电子科技大学毕业设计(论文)中期检查记录表

摘要

塑料光纤(POF)是指构成光纤的芯层与包层的材料都是塑料。与大芯径50/125um和62.5/125um的石英玻璃多模光纤相比,塑料光纤的芯径高达200~1000um,其接续时可使用不带光纤定位套筒的便宜注塑塑料连接器,即使是接续中芯对准产生±30um偏差都不会影响耦合损耗。正是塑料光纤结构赋予了其施工快捷,接续成本低等优点。另外,芯径200um或更大则能消除在石英玻璃光纤存在的模间噪音。

塑料光纤的发展主要围绕着降低光损耗、提高带宽、提高耐热性这三个主题上。目前,这三个方面的技术都已趋于成熟,使得塑料光纤在短距离通信中开始得到广泛应用。

而光纤照明是一种新颖的照明技术,随着产品的成熟及新应用领域的开发,将会得到更广泛的应用。同时在大力普及中不断提高,成本不断降低,产品更为成熟。让光纤照明早日走进寻常百姓家,为大众服务。

关键词:塑料光纤装饰照明光源发生器光纤尾灯应用展望

Abstract

Plastic Optical Fiber (POF) refers to the fiber composition between core and cladding materials are plastic.With large core 50/125um and 62.5/125um of multimode fiber compared to quartz glass,plastic optical fiber core diameter of up to 200 ~ 1000um,its continuation may be used without the cheap plastic optical fiber positioning sleeve of plastic connectors,Alignment generated even follow SMIC ±30um deviation will not affect the coupling loss.Plastic optical fiber structure is given its quick construction,connecting low cost.In addition, the core diameter 200um or more are able to eliminate the existence of quartz glass fiber-optic inter-mode noise.

The main focus on the development of plastic optical fiber reduces optical loss,increase bandwidth,improve the heat resistance of these three themes.Currently,these three technologies have matured,making plastic optical fiber in the short-distance communication in the beginning to be widely used.

The fiber-optic lighting is a new lighting technology,as products mature and new applications development,will be more widely used.While vigorously popularize the rising costs continue to decrease, more mature products.For early fiber optic lighting into homes of ordinary people,to serve the public.

KEY WORDS:Plastic Optical Fiber Plastic Optical Fiber Source generator Optical fiber Taillight Application p

目录

第一章绪言 (1)

第二章光纤照明的发展 (2)

第三章光纤照明系统的构成及种类 (3)

第一节光源发生器 (3)

二、隔红外和紫外光学玻璃片 (3)

三、色盘 (3)

第二节光纤 (3)

一、端光光纤,又称尾光光纤 (3)

二、侧光光纤,又称通体发光光纤 (3)

三、闪点光纤 (4)

第三节尾灯 (4)

第四章塑料光纤的优点及塑料光纤装饰照明的特点 (5)

第一节塑料光纤的优点 (5)

第二节塑料光纤装饰照明的特点 (6)

一、光线柔性传播 (6)

二、光与电分离 (6)

三、只有可见光,无红外和紫外线 (6)

四、色彩变换丰富 (6)

五、色彩柔和而纯净 (6)

第五章塑料光纤的应用现状及展望 (7)

第一节塑料光纤的应用现状 (7)

一、室内装饰 (7)

二、水景照明 (7)

三、城市建筑 (7)

四、园林绿化 (7)

五、道路照明 (7)

六、溶洞照明 (8)

七、古建筑物及文物照明 (8)

八、易燃易爆场合 (8)

九、太阳光的利用 (8)

第二节塑料光纤在装饰照明领域的应用展望 (8)

结束语 (9)

谢辞 (10)

参考文献 (11)

第一章绪言

塑料光纤由于芯径较大,柔韧性好,广泛应用于装饰照明和短距离信息传输领域。在装饰照明领域中,塑料光纤照明是一种融环保、安全、节能、维修方便、效果独特于一体的装饰照明新方式。由于塑料光纤的自身特点,光纤装饰照明方式广泛地应用于广告、景观设计、娱乐场所以及工业、医学、博物馆等特殊照明场合。它是领引21世纪装饰照明领域的最佳照明方式。本文就塑料光纤在装饰照明领域的应用作一简单介绍,希望能引起行业人士的共鸣。

目前塑料光纤在我国的应用场合有:室内装饰、水景照明、溶洞照明、易燃易爆场合、太阳光的利用。此外,塑料光纤在工业,特别是汽车工业、农业及国防建设中也得到了大量的应用。

第二章光纤照明的发展

光纤照明早在20世纪30年代就已经被人们所接受,不过那时只是一种思路和实验,采用的光纤主要是集束玻璃光纤,由于成本极高,根本无法达到实用阶段。

二十世纪60年代美国杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为芯材制备出塑料光纤,但光纤损耗较大,也没能将光纤照明推向实用化。

二十世纪70年代后期,随着各国学术界对塑料光纤的高度重视,日本的一些大企业和大学对低损耗塑料光纤的制备进行了大量的研究。1980年三菱丽阳公司以高纯MMA单体聚合PMMA,使塑料光纤损耗下降到200dB/km以下,并成功实现了产业化和商品化,从而将光纤装饰照明真正推向了实用阶段。

至二十世纪80年代后期,国内从事塑料光纤研究、开发和生产的科研院所也取得了一定突破,其中主要有中科院西安光机所、武汉邮电科学院、南京玻璃纤维研究院和西安交通大学等。

南京玻璃纤维研究院研究了以PS为芯材的塑料光纤,国内首先实现了PS 塑料光纤的批量生产,每月产量达1000kg以上。由于其光损耗大于1000dB/km,且柔韧性能不好,只能用于光纤工艺品和部分广告装潢工程。

汇源塑料光纤有限公司通过多年的研究与试验,共申请了10项塑料光纤专利,其中发明专利6项,于2003年国内首先实现了PMMA低损耗塑料光纤的批量生产,同年该产品通过了四川省科技厅的技术成果鉴定,填补了国内低损耗PMMA塑料光纤的空白。

产品技术指标国内领先,接近国际先进水平。该产品主要用于建筑装饰、博物馆等特殊场合照明以及短距离通信等领域。是国内唯一一家将低损耗PMMA 塑料光纤产业化和商品化的生产型企业。

第三章光纤照明系统的构成及种类

第一节光源发生器

光源发生器主要由灯泡、隔红外和紫外光学玻璃片及色盘等三大部分组成。

一、灯泡

灯泡主要采用卤钨灯泡(卤素灯)和金属卤化物灯泡(金卤灯泡)卤素灯泡(行业又称石英泡),常用功率为20W、35W、50W、75W、100W主要用在照度要求不高的场合,如家庭下包装和KTV包房里面。特点是价格便宜,光源发生器体积较小,便于安装。金卤灯泡的常用功率为70W、100W、150W、250W,产品的品牌有欧司朗、GE及飞利浦。其光效和色温均较卤素灯高,目前采用较多的是欧司朗150W金卤灯泡。

二、隔红外和紫外光学玻璃片

隔红外和紫外光学玻璃片滤除灯泡产生大部分红外线和紫外线,保护光纤。

三、色盘

色盘光束颜色的变化是通过变换不同颜色的滤色片来实现的,一般有红、黄、绿、蓝等几种颜色。色片固定在可转动的色轮上,然后通过步进电机来实现光束颜色的变换。为了使光纤照明具有更多色彩,适应更广泛的需求,所以由智能控制器来代替普通电源控制器。它可以将光的强度、光的颜色实现连续变化,也可闪变。在音乐喷泉中还可随其音乐节奏而同步变化。

第二节光纤

塑料光纤本身不发光,主要是传导光线。装饰照明用塑料光纤按使用方使的不同,分为端光光纤和侧光光纤两类,同时又有单股和多股之分。

一、端光光纤,又称尾光光纤

主要使用光纤端面发光来达到装饰照明的作用,其应用方式灵活多变,利用端点组成各种图案、模拟星空效果,还可以配合光学原理来制作出时空隧道等魔幻效果。他主要应用于广告招牌、娱乐场所、文物珠宝照明、以及家庭装修等诸多场所。

二、侧光光纤,又称通体发光光纤

光线沿光纤长度方向均匀散射,利用光晕来达到装饰的效果。利用侧光光

纤可以勾勒物体轮廓或组成各种艺术造型,由于其使用寿命较长,广泛用于勾勒楼宇和水池的轮廓以及地下隧道的道路指引。

三、闪点光纤

另外塑料光纤还可采用打点等后加工制成流光溢彩的特殊效果。闪点光纤又称流明光纤、流水光纤,主要用于光纤垂帘、光纤吊灯、光纤瀑布以及光纤工艺制品等。

第三节尾灯

对于端发光的光纤来说,一般都根据照明要求和装饰的艺术效果来选择尾灯。常见尾灯有天花灯、亭园灯、地埋灯、吊灯等。

第四章塑料光纤的优点及塑料光纤装饰照明的特点

第一节塑料光纤的优点

塑料光纤的发展主要围绕着降低光损耗、提高带宽、提高耐热性这三个主题上。目前,这三个方面的技术都已趋于成熟,使得塑料光纤在短距离通信中开始得到广泛应用。

塑料光纤与石英玻璃光纤相比,虽然光损耗差一些,初期一般为200db/km,但它具有轻而柔软、抗挠曲、抗冲击、强度高、价格便宜、搞幅照、易加工,并能制成大直径(1~3mm),以增大受光角度,扩大使用范围等一系列优点,所以备受青睐。此外,光通过塑料光纤的中心部分的直径约为1mm,比石英光纤大100倍,与纤维之间的连接及与终端装置的连接都十分容易。因此塑料光纤安装费用很低,安装时采用十分简单的对准连接插头即可。

塑料光纤的最大优点就在于价格低、柔韧性好、加工容易、操作简便、寿命长、重量轻,因而在短距离传输中具有绝对优势。

电缆、石英光纤和塑料光纤都可以应用于短距离传输,而在信息传输中哪一种传输介质的优势更明显,在短距离接入上,石英光纤综合成本较高,目前即使在石英光纤技术高度发展的美日欧仍然没有大规模接入到桌面和入户,其价格和接入技术难度是用户难以接受的两个因素,石英光纤由于材料脆性以及弯曲性能不好,并不适合多点接入。虽然塑料光纤在传输速度方面会有所降低,但塑料光纤在用户驻地网中安装简便、易于维护、配套成本低。据分析,塑料光纤接入网的综合成本要比石英光纤低三1/3左右,而从带宽上来看,塑料光纤比现在的铜缆高十倍以上,所以,塑料光纤更适合于多接点系统。

业内人士认为,在桌面接入上,多种方式可能会同时存在,在不同的场合中满足不同的需求。接入系统的未来市场非常大,不是说哪种方式要取代另外一种方式,而是在这个市场中大家都在看谁能得到更多的份额,谁的技术能更为人们所接受。同时,市场上也不排除新技术的出现。而作为信息传输的新介质,塑料光纤在光纤到户、光纤到桌面的短距离接入中有比较大的成本优势,因此现在被认为是未来全光网络的发展方向。

应该看到,聚合物光纤在用户驻地网的应用是一个巨大而复杂的系统工程,包括了聚合物材料。聚合物加工成型,光电子元件、信息网络、精密检测与控制等,迄今我国仅仅在某些关键技术有了突破。要取得根本性突破,必需有更多大型企业参与,走大工业的发展道路。笔者三年前去日本考察时,日本NTT

等大公司早已在向光纤到户进军了。日本的塑料光纤研究与生产,跑在世界的前列。我国的塑料光纤产业化,除了大公司的参与外,还需要尽快制定属于我们自己的行业标准,让塑料光纤今后的路走得更好。

第二节塑料光纤装饰照明的特点

一、光线柔性传播

从理论上讲,光线是直线传播的。然而因实际应用的多元性,总希望能方便地改变光的传播方向。光纤照明正是满足了这一要求。这是光纤照明的特点之一。

二、光与电分离

在传统照明中,都是由光源将电能转换成光能直接得到的,光与电是分不开的。但电有一定的危险性,所以很多场合都希望光与电分开,排除各种隐患,确保照明的安全性。所以光与电的分离是光纤照明的特点之二。

三、只有可见光,无红外和紫外线

一般的光源所发生的光谱不光包括了可见光,其中还包括了红外线和紫外线。在一些特殊场合,红外线和紫外线都是我们所不希望的,比如文物照明。由于塑料光纤的低损耗窗口位于可见光谱的范围,红外线和紫外线的透过率很低,在加上对光源机的特殊处理,所以从光纤发出来的光都是无红外线和紫外线的冷光。这是光纤照明的特点之三。

四、色彩变换丰富

光纤装饰照明的另一大特点就是同点可以变多色,光纤照明的色彩主要由光源发生器控制,同一根光纤可将各种色彩传导到人们的视线中,实现同点或同线可变多种颜色的效果。

五、色彩柔和而纯净

塑料光纤照明系统光色柔和,没有光污染。塑料光纤装饰照明采用过滤光谱的方式改变光源发光颜色,通过光纤传导后,色彩更显柔和纯净,给人的视觉效果非常突出。

第五章塑料光纤的应用现状及展望

第一节塑料光纤的应用现状

由于光纤照明的独特优点,它已广泛地应用于各种场合,并在不断地推广中。现将目前国内应用情况和场合简述如下:

一、室内装饰

在室内装饰中,用侧发光光纤来构成轮廊线条,光照均匀、颜色柔和,给人一种和谐幸福的感觉;细端光的合理利用,在家里营造出浪漫温馨的气息,在自己的家里也如同沐浴酒吧的感觉。在酒店大厅中,安装流星光纤制作的水晶吊灯,通过各种色彩和亮点的变化,更显得华丽别致,给人耳目一新的感觉;在KTV包房和演艺大厅里面,利用端光光纤,拼组成具有艺术效果的图案,同时还可以利用端光光纤吊顶,可模拟星空效果,忽明忽暗,使人有无限的太空遐想。

二、水景照明

水景离开了照明就失去了迷人的景色。而普通照明又给游人带来危险的隐患,我们游览水景时,通常都可以看见“请勿戏水,小心有电”等字样,无疑给我们的游览带来点点遗憾。由于光纤照明实现了光电分离,用光纤照明作为水景的点缀,不但颜色鲜艳新颖,而且绝对安全可靠,实属最佳搭配。光纤照明除了针对水体照明时,使水色更为艳丽动人外,也可用侧光光纤来构成水池的轮廊线。使垂直的彩色水姿与横向的水池轮廓,形成协调的线条美。

三、城市建筑

在灯光工程中,用侧发光光纤来构成建筑轮廓线是最常见应用实例。特别是对一个城市的形象建筑,以多彩的线条把建筑轮廓在夜色中显得更蔚蔚壮观。同时光纤使用寿命很长,属于免维护产品,大大减低了运营费用。另外,可以改变光纤装饰照明的光色,使建筑物轮廓的色彩随季节或气候而变化,给人们一种人性化的感觉。

四、园林绿化

在园林绿化中,用端发光光纤来作亭院灯、地埋灯,使绿地、道路在照明的同时也有色彩变化。

五、道路照明

在景观道路上,装上星星点点的端发光光纤,成为光纤甬道,更增加了景观的趣味性,同时可以将流星光缆平铺于地面,人们走在上面如同在光色中浮

游,给游玩的人们无穷的遐想。

六、溶洞照明

溶洞是一种自然景观,由于它没有阳光照射,全靠灯光来展现它的风采。多变的光色和柔性的光纤,对无规则溶石和湖岸更显出它的有用武之地,使溶洞的景色更迷人。而最重要的是清除了对游客的不安全隐患。

七、古建筑物及文物照明

在一般的灯光照射下,因紫外光的作用,使图书文物、木结构等建筑物加速老化。同时有电会造成大火的危险。而用光纤照明,既安全又能达到理想的艺术效果。

八、易燃易爆场合

在油库、矿区等严禁火种入内的危险场合中。应用其他各种照明都有明火的隐患。如不小心就会酿成大祸。从安全角度看,因光与电分开,所以光纤照明应是一种最理想的照明。

九、太阳光的利用

在我们常见的太阳能利用中,都是把太阳光转换为热能或电能,而光纤可将太阳光直接加以利用,用来改善居室照明,对于阴暗的地下室、隧道,采用光纤照明,可让永远见不到阳光的地方能重见光明。

第二节塑料光纤在装饰照明领域的应用展望

光纤照明是一种新鲜的照明技能,随着产物的成熟及新应用领域的开发,将会得到更普遍的应用。同时在大肆普遍中不停前进,资本不停低落,产物更为成熟。让光纤照明早日走进平凡黎民家,为大众服务。

结束语

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用,虽然经历了全球光通信的“冬天”,但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。

而光纤照明是一种新鲜的照明技能,随着产物的成熟及新应用领域的开发,将会得到更普遍的应用。同时在大肆普遍中不停前进,资本不停低落,产物更为成熟。让光纤照明早日走进平凡黎民家,为大众服务。

谢辞

经过几个月的查资料、整理材料、写作论文,今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了,想了很久,要写下这一段谢词,表示可以进行毕业答辩了,时光匆匆飞逝,四年多的努力与付出,随着论文的完成,终于让我在大学的生活得以划下完美的句点。

论文得以完成,要感谢的人实在太多了,首先要感谢焦老师,因为论文是在焦老师的悉心指导下完成的。焦老师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。焦老师指引我的论文的写作的方向和架构,并对本论文初稿进行逐字批阅,指正出其中误谬之处,使我有了思考的方向,他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪,他的严谨细致、一丝不苟的作风,将一直是我工作、学习中的榜样。钱老师要指导很多同学的论文,加上本来就有的教学任务,工作量之大可想而知,但在一次次的回稿中,精确到每一个字的批改给了我深刻的印象,使我在论文之外明白了做学问所应有的态度。

参考文献

[1] 辛化梅,李忠,论光纤通信技术的现状及发展,山东师范大学学报(自然科学版),2003

[2] 毛谦,我国光纤通信技术发展的现状和前景,电信科学,2006

[3] 王磊,裴丽,光纤通信的发展现状和未来,中国科技信息,2006

[4] 柳春锋,光纤通信技术,北京理工大学出版社,2010

[5] 田国栋,光纤通信技术,西安电子科技大学出版社,2008

[6] 包建新,光纤通信技术基础,哈尔滨工程大学出版社,2008

[7] 聂兵,光纤通信,北京理工大学出版社,2010

[8] 卜爱琴,光纤通信,北京师范大学出版社,2009

浅谈光纤通信技术的发展及其应用

浅谈光纤通信技术的发展及其应用 发表时间:2016-11-02T16:56:20.480Z 来源:《基层建设》2016年14期作者:张运器 [导读] 摘要:随着社会的发展和时代的进步,我国的综合国力逐渐增强,人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。 广州市奇成通信技术服务有限公司 摘要:随着社会的发展和时代的进步,我国的综合国力逐渐增强,人们对通信的技术和质量也有了更高的要求。光纤通信作为新兴技术被广泛的应用在各国各行业的科技领域中,尤其是在电信网络中起着不可忽视的作用,在我国的通信行业中,光纤通信技术占据着主要的作用。光纤通信技术不仅能在通信主干路中得到应用,还能在电力通信的控制系统中得到应用,对工业进行控制和检测,为通信行业带来了很大的积极作用,为通信行业的发展和进步奠定了基础。 关键词:光纤通信技术;发展趋势;通信行业;应用 虽然光纤通信技术被广泛的应用在各国的通信行业中,但是光纤通信技术的使用历史并不是很长,早在二十世纪就有科学家对光纤通信进行了探索,但由于极高的造价导致研究不得不中断。光纤通信技术使通信行业得到了前所未有的发展,现阶段光纤通信的技术取得了得到了很大的提高,不断得到补充的新技术使我国通信行业的能力得到了极大的提高,使全国的大部分地区都实现了光纤通信技术的应用。只有良好的利用光纤通信,不断的提高光纤通信的技术才能使我国的通信行业得到长足的发展。 一、光纤通信的特点 光纤通信能够获得广泛的应用和发展主要是因为其具有多方面的特点,从而得到了更多人们和行业的重视。第一,光纤通信拥有很宽的传输频带,使通信的容量大大增加。和铜线、电缆等传输方式相比,光纤通信的带宽很大,现阶段我国还使用了密集波分复用的技术,此技术也使光纤的传输容量得到了极大提高。第二,拥有较长的中继距离,光纤通信的损耗很小,这个特点在传统的微波传输中难以得到体现。在较长的传输线路中,能够有效的将中继站数量控制在最小,使传输的成本得以降低。第三,拥有较好的保密性能并伴有强大的抗干扰能力。在进行光纤传输时,光波导结构会使光信号得到很好的限制,即使在特殊的地区渗漏的光波量也极小,使信号得到更好的保护。第四,光纤通信具有极高的传输质量。在外界环境等因素改变时,光纤通信不会受其影响,拥有很强的适应能力,使传输的信号以高质量被传输到需要的地方。第五,有效的节约了成本。制作光纤的原材料是石英玻璃,基础材料则为二氧化硅,这种原材料的价格较低,我国拥有丰富的原材料,使用这种材料能有效的节约金属的使用量,有效的节约了成本。第六,使用较灵活。光纤拥有很轻的重量,而且规格比较小,在进行光纤维护和施工时,传输和铺设都及其方便,并且能够在水底和架空时进行铺设。 二、光纤通信技术的发展 (一)由光入网的发展趋势 在我国光纤通信技术的发展过程中,由光入网一直是一个难题的,但在今后的光纤通信技术发展正,由光入网是其必须实现的发展趋势。通过技术的发展,由光入网趋势将在我国光纤通信技术中得以实现,将会成为网络中不可缺少的一项环节,由光入网将使通信行业实现网络化和智能化。另外,我国还有很多使用铜线进行通信的现象,铜线和光纤相比还存在很大的技术反差。在这种现在存在的同时,接入网络就显得尤为重要,是我国通信行业得到真正发展的一个非常重要的节点。通过实现光纤的接入网能使存在的问题得以解决。除了这种情况以外,还要适当的使各地的节点和与网络结构的适应度得到减少,这样能在一定程度上扩大覆盖率,从而使故障率和维修产生的费用都得到相应的减少。 (二)光纤通信技术的新一代光纤 由于社会的不断进步和发展,各行业都得到了不同程度的提高,业务量等数据都在不断的增长。电信网络也跟随着这一形式向下一个光纤通信技术的方向不断努力,这一新技术要遵循着可持续发展的目标。要想真正实现新一代的光纤技术就要拥有超大容量的光缆,光缆的组成为逛到纤维。大容量的光缆和传统的光缆相比具有很多的优点,不仅能够适应网络业务的超长距离,还要拥有良好的稳定性。根据这种要求,我国通信行业的技术人员已经研发出了新型的光纤,光纤具有不同的型号,例如,G.655光纤和全波光纤等。这样的光纤能够适合干线网和城域网的不同需要,根据不同需要制定不同的光纤,更有效的促进了其传输质量和速度,使光纤通信技术得到了真正的提高和发展。 (三)实现波分复用系统 在我国的通信行业中,传统的手段是利用电分复用系统对信号进行传输,随着时代的进步,这种传统的方法已经不能适应人们的需求,逐渐的对电分复用系统进行取代,波分复用系统将会得到人们的广泛应用。虽然波分复用系统得到了应用,但还是存在很多的问题。在进行200纳米光纤进行宽带传输时,利用率会极其低,使用了波分复用系统能有效的解决此类问题的发生,它能将很多个不同的波长使用同一时间进行同时传输,这样就使传输的容量得到提高。实现波分复用系统的优点具体表现在以下几个方面:第一,波分复用能有效的对信号功率和徐律进行脱钩处理,使通信不再受到传统关节点的影响。第二,波分复用系统能和光纤进行配合使用,从而使光纤的传输效率得到很大的提高,增加了资源的利用率。第三,运用波分复用系统能够节省大量的光纤,同时也使通信所产生的成本得到了减少。 三、光纤通信技术的应用 (一)光纤通信技术在电力通信行业中的应用 电力通信主要是要实现电网的商业化、现代化和自动化,电力通信是安全系统和自动化系统进行稳定工作的基础和前提,电力通信能够实现电力市场的现代化管理和运营商业化,为电力市场提供了很多的技术保障和支持。光纤通信技术在电力通信领域有着很大的应用,起初只是提供了传统的管道、架空和地埋等技术方法,对普通的电缆进行铺设这样能使电信部门的光纤通信网络逐渐实现系统化。随着光纤技术的不断进步和发展,光纤通信能够实现信号的大容量传输且损耗非常小,根据这种特点被电力通信部门应用,并受到了业界的一直好评。 (二)光纤通信技术在智能交通领域的应用 交通管理在我国越来越受到重视,智能交通的目的就是将交通管理和运营等方面的工作进行信息化管理,其核心的内容则是信息采集、信息的传输和信息的处理,通过对信息的综合运用能使交通系统实现准确且高效的运输管理体制。在智能交通中应用光纤通信技术主要是实现收费联网和监控等各录像数据和信息的传递,使交通系统更加稳定的运行,为公路等交通的安全和通常奠定了基础,进一步促进

光纤照明与LED照明的区别

光纤照明与LED照明的区别 当今,在绿色照明概念的倡导下,各种照明技术不断的涌现,光纤照明和LED灯做为新兴的照明技术,始终走在绿色照明领域的时代前端。 1、光纤照明 光纤照明是最近几年来一种新兴的照明方式。由于光纤自身所具有的一些独特物理特性,光纤照明被应用在室内装饰照明、局部效果照明、广告牌照明、建筑物室外公共区域的引导性照明、室内外水下照明和建筑物轮廓及立面照明之中,并且已经取得了良好的照明效果。光纤照明系统是由光源、反光镜、滤色片及光纤组成。当光源通过反光镜后,形成一束近似平行光。由于滤色片的作用,又将该光束变成彩色光。当光束进入光纤后,彩色光就随着光纤的路径送到预定的地方。由于光在途中的损耗,所以光源一般都很强。常用光源为150~250W左右。而且为了获得近似平行光束,发光点应尽量小,近似于点光源。反光镜是能否获得近似平行光束的重要因素。所以一般采用非球面反光镜。滤色片是改变光束颜色的零件。根据需要,用调换不同颜色的滤光片就获得了相应的彩色光源。光纤是光纤照明系统中的主体,光纤的作用是将光传送或发射到预定地方。光纤分为端发光和体发光两种。前者就是光束传到端点后,通过尾灯进行照明,而后者本身就是发光体,形成一根柔性光柱。对光纤材料而论,必须是在可见光范围内,对光能量应损耗最小,以确保照明质量。但实际上不可能没有损耗,所以光纤传送距离约30m左右为最佳。 光纤照明的特点: 1.单个光源可具备多个发光特性相同的发光点。 2.光源易更换,也易于维修。 3.发光器可以放置在非专业人员难以接触的位置,因此具有防破坏性。 4.无紫外线、红外线光,可减少对某些物品如文物、纺织品的损坏。 5.发光点小型化,重量轻,易更换、安装,可以制成很小尺寸,放置在玻璃器皿或其它小物体内发光形成特殊的装饰照明效果。 6.无电磁干扰,可被应用在核磁共振室、雷达控制室等有电磁屏蔽要求的特殊场所之内。 7.无电火花,无电击危险,可被应用于化工、石油、天然气平台、喷泉水池、游泳池等有火灾、爆炸性危险或潮湿多水的特殊场所。 8.可自动变换光色。 9.可重复使用,节省投资。 10.柔软易折不易碎,易被加工成各种不同的图案。系统发热低于一般照明系统,可降低空调系统的电能消耗。 二、LED照明 LED(Light Emitting Diode)是一种能够将电能转化为可见光的半导体,它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色 粉发光的原理,而采用电场发光。它具有如下特点: 1.电压:LED使用低压电源,供电电压在6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一种比使用高压电源更安全的电源。 2.效能:消耗能量比同光效的白炽灯减少80%。 3.适用性:每个单元LED小片是3-5mm的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。 4.稳定性:10万小时,光衰为初始的50%。 5.响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级,LED灯的响应时间为纳秒级。 6.对环境污染:无有害金属汞。 7.颜色:改变电流可以变色,发光二极管方便地通过化学修饰方法,调整材料的能带结构和带隙,实现红黄绿兰橙多色发光。 8.价格:LED的价格比较昂贵,几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当,而通常每组信号灯需由上300~500只二极管构成。 三、光纤照明应用场所 1.电视会议桌面照明 2.置于顶部较高、难以维护或无法承重的场所的效果照明

光纤通信原理及应用

光纤通信原理及应用 摘要:光纤通信技术是利用半导体激光器等光电转换器将电信号转换成光信号,并使其在光纤中快速、安全地传输的一门新兴技术。光纤是一种理想的传输媒体,它具有传输时延低、高通信质量、高带宽、抗干扰能力强等特点。光纤在高速以太网中有着广泛的应用。论文主要分析了光电信号的转换、光纤通信的基本原理并介绍了光纤在通信领域中的一些应用。 关键词:光纤通信;光电转换;全反射 1. 引言 光纤是用光透射率高的电介质构成的光通路,它是一种介质圆柱光波导,它是用非常透明的石英玻璃拉成细丝,主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。光纤通信就是在发送端利用半导体激光转换器将电信号转换成光信号并利用光导纤维传递光脉冲来进行通信,光波通过纤芯以全反射的方式进行传导,有光脉冲相当于1,没有光脉冲相当于0。同时,接收端利用光电二极管或半导体激光器做成光检测器,检测到光脉冲时将光信号还原成电信号。在由于可见光的频率非 常高,约为8 10MHz的量级,因此一能做到使用一根光个光纤通信系统的传输带宽远远大于其它的传输媒体的带宽。同时利用光的频分复用技术,就纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号,使得光纤的传输能力成倍地提高。 2.理论模型 在光纤通信系统的发送端使用光电信号检测电路将电信号转换成光信号,并使得光信号以大于某一角度入射到光通道,此时光信号在光纤以全反射的方式不断向前传输,并在接收端再将光信号转换成电信号进行进一步的处理。 2.1 光电信号检测电路的基本原理 光电检测电路主要由光电器件、输入电路和前置放大器组成。其中,光电检测器件是实现光电转换的核心器件,它把被测光信号转换成相应的电信号;输入电路为光电器件正常的工作条件,进行电参量的变换并完成前置放大器的电路匹配;前置放大器能够放大光电器件输出的微弱电信号,并匹配后置处理电路与检测器件之间的阻抗。 2.1.1 光电信号输入电路的静态计算 图解计算法是利用包含非线性元件的串联电路的图解法对恒流源器件的输入电路进行计算。反射偏置电压作用下的光电二极管的基本输入电路如下:

光纤通信技术论文

光纤通信技术论文 论光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要:光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到十分重要的作用。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势。 关键词:光纤通信技术特点发展趋势接入技术 引言 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步,核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时,随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富,使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务,数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势,现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈,成为发展宽带综合业务数字网的障碍。 1.光纤通信技术定义 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤

通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的中绕非常小,光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。 2.光纤通信技术的特点 2.1 频带极宽,通信容量大。 光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量,密集波分复用技术就能解决这个问题。 2.2 损耗低,中继距离长。 目前,实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤;此类光纤损耗可低于0.20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低,因此,由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来使用非石英极低损耗传输介质,理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本,带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。

光纤照明的原理与应用

光纤照明的原理与应用 摘要:在照明技术中,光纤照明是一枝独秀的照明新技术。本文详细地阐述了光纤照明的原理和特点。并着重介绍了光纤照明的产品及应用。 关键词:光导纤维光纤照明灯具产品与应用 一、概述 在照明技术中,光纤照明是一枝独秀的照明新技术。由于它具有光的柔性传输,安全可靠。所以广泛地应用于工业、科研、医学及景观设计中,并在国内外市场中已形成各类产品。本文仅以个人学习和实践中的有限知识重点介绍景观设计中的光纤照明技术及产品和应用以求教同行专家。 二、光纤照明的原理 光纤照明系统是由光源、反光镜、滤色片及光纤组成,如图一所示。

当光源通过反光镜后,形成一束近似平行光。由于滤色片的作用,又将该光束变成彩色光。当光束进入光纤后,彩色光就随着光纤的路径送到预定的地方。 由于光在途中的损耗,所以光源一般都很强。常用光源为150~250W 左右。而且为了获得近似平行光束,发光点应尽量小,近似于点光源。 反光镜是能否获得近似平行光束的重要因素。所以一般采用非球面反光镜。 滤色片是改变光束颜色的零件。根据需要,用调换不同颜色的滤光片就获得了相应的彩色光源。 光纤是光纤照明系统中的主体,光纤的作用是将光传送或发射到预定地方。光纤分为端发光和体发光两种。前者就是光束传到端点后,通过尾灯进行照明,而后者本身就是发光体,形成一根柔性光柱。 对光纤材料而论,必须是在可见光范围内,对光能量应损耗最小,以确保照明质量。但实际上不可能没有损耗,所以光纤传送距离约30m 左右为最佳。

光纤有单股、多股和网状三种。对单股光纤来说,它的直径为Ф6~Ф20mm.同时又可分为体发光和端发光两种.而对多股光纤来说,均为端发光.多股光纤的直径一般为Ф0.5~Ф3mm,而股数常见为几根至上百根. 网状光纤均为细直径的体发光光纤组成.可以组成柔性光带. 从理论上讲,光线是直线传播的.但在实际应用中,人们都希望改变光线的传播方向.经过科学家数百年不懈的努力,利用透镜和反光镜等光学元件来无限次的改变传播方向.而光纤照明的出现,正是建立在有限次的改变光线传播方向,实现了光的柔性传播.正如圆弧经无数次的分割后成直线一样,光纤照明正是以无限次反射后,光线就随光纤的路径传送,实现了柔性传播.但是光纤照明的柔性传播,并没有改变光线直线传播的经典理论. 三、光纤照明的特点 1、光线柔性传播 从理论上讲,光线是直线传播的。然而因实际应用的多元性,总希望能方便地改变光的传播方向。光纤照明正是满足了这一要求。这是光纤照明的特点之一。

光纤通信原理与技术课程教学大纲

《光纤通信原理与技术》课程教学大纲 英文名称:Fiber Communication Principle and its Application 学时:51 学分:3 开课学期:第7学期 一、课程性质与任务 通过讲授光纤通信技术的基础知识,使学生了解掌握光纤通信的基本特点,学习光纤通信系统的三个重要组成部分:光源(光发射机)、光纤(光缆)和光检测器(光接收机)。通过本课程的学习,学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法,了解光纤通信的未来与发展,为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。 二、课程教学的基本要求 要求通过课堂认真听讲和实验课,以及课下自学,基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况,熟悉光纤通信在电信、通信中的应用,为今后的工作打下坚实的理论基础。 三、课程内容 第一章光通信发展史及其优点(1学时) 第二章光纤的传输特性(2学时) 第三章影响光纤传输特性的一些物理因素(5学时) 第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件(9学时) 第五章光纤通信技术中的光有源器件(3学时) 第六章光纤通信技术中使用的光放大器(4学时) 第七章光纤传输系统(4学时) 第八章光纤网络介绍(6学时) 第九章光纤通信原理与技术实验(17课时) 四、教学重点、难点 本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换,光电信息技术应用,光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。

五、教学时数分配 教学时数51学时,其中理论讲授34学时,实践教学17学时。(教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2) 六、教学方式 理论授课以多媒体和模型教学为主,必要时开展演示性实验。 七、本课程与其它课程的关系 1.本课程必要的先修课程 《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程 2.本课程的后续课程 《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。 八、考核方式 考核方式:考查 具体有三种。根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采用闭卷考试,期末考试成绩占总成绩的55%,实验成绩占总成绩的30%,作业成绩及平时考勤占总成绩的15%;第二种是采用课程设计(含市场调查报告)和平时成绩相结合的方式,课程设计占总成绩的55%,实验成绩占总成绩的30%,作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。第三种是采用课程论文(含市场调查报告)和平时成绩相结合的方式,课程论文占总成绩的55%,实验成绩占总成绩的30%,作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。 九、教材及教学参考书 1.主教材 《光纤通信原理与技术》,吴德明编著,科学出版社,第二版,2010年9月 2.参考书 (1)《光纤通信原理与仿真》,郭建强、高晓蓉、王泽勇编著,西南交通大学出版社,第一版,2013年5月 (2)《光通信原理与技术》,朱勇、王江平、卢麟,科学出版社,第二版,2011年8月

光导纤维的原理及应用

光导纤维的原理及应用 廖浚竹 物理学2015级 摘要:介绍了阶跃型和梯度型光导纤维内光线传输原理,光导纤维的优良特性和在各个领域的广泛应用。 关键词:光导纤维、全反射、自聚焦、光纤应用 引言: 光导纤维的研制成功使人类的通迅技术得到了前所未有的发展,自从1977年美国加利福尼亚洲通用电话公司安装第一套光纤通讯系统以后,发展十分迅猛,至今已普遍使用。于当今信息爆炸的世界,人们对提高无线电波传递信息容量给予了极大的关注,光纤通信就是这一征程上的重大里程碑。 近年来,随着现代科学技术的迅猛发展,光导纤维不仅在通信、电子和电力等领域的应用日益扩展,而且在医学检测、太阳光照明、制作传感器等方面也有了重要突破,成为大有前途的新型基础材料。 1、阶跃型(全反射型)光导纤维光线传输原理 1.1全反射 光由光密介质进入光疏介质时,即n2>n1时,折射光线将远离法线。随着入射角θ1的增大,折射角θ2增加很快,当入射角θ1增加到θc时,折射线延表面进行,即折射角为90°,该入射角θc称为临界角。若入射角大于临界角,则只有反射没有折射,此现象称为全反射(图1)。当光线由光疏媒介射到光密媒介时,折射光线将靠近法线而折射,故这时不会发生全反射。 临界角:θc=arc(n1/n2) 图1 1.2光导纤维 ⑴基本结构 光纤的内层是纯玻璃光芯,外包折射率低于玻璃折射率的掺杂物(包层)。内芯是光传播的部分,包层与纤芯折射率的差别就是为了使光发生全内反射。大部分的光纤在包层外还有一层涂覆层,它一般是一层或几层聚合物,防止纤芯和包层受到震荡而影响光学或物理性质。涂覆层对在光纤里传播的光没有影响,它只是作为一个减震器。 ⑵基本原理

塑料光纤的性能及其应用和制备

塑料光纤的特性以及应用 080611338 丁宁 摘要:介绍了塑料光纤在局域网、汽车工业、传感器等领域的应用。通过对石英光纤、金属电缆与塑料光纤的性能进行比较,得到了塑料光纤具有芯径大、柔韧性好、价格低廉、制作简单等特点。就塑料光纤在局域网、汽车工业、传感器等领域的应用进行了分析、总结。此外还指出阻碍塑料光纤进一步发展的因素。 一、引言 随着通信产业的迅猛发展,光纤作为信息载体的光信号传输介质在大容量数据的高速传输中起着重要的桥梁和纽带作用。目前,石英光纤由于其宽带、低损耗、适合长距离通信传输,而占据着光通信的主要市场。然而,由于石英光纤芯径小、连接复杂、成本高,所以在光纤人户时遇到很大的困难。随着短距离、大容量的数据通信系统及汽车等工业的迅速发展,塑料光纤(P0F)以其芯径大、柔韧性可塑性强、重量轻、价格低廉等优点而受到国际的普遍关注。为了对塑料光纤有一个较为全面的认识,本在查阅有关文献的基础上,阐述塑料光纤的主要特性和应用以及制备方法。 二、基本原理 塑料光纤的定义:塑料光学纤维是以光学塑料为材料的一类重要的光学纤维。 塑料光纤传光原理: 1、子午光线在阶跃型塑料光纤中的传输 阶跃型塑料光纤是一种具有芯皮结构的光纤。子午平面指的是包含有光纤轴的平面,所谓子午线,就是光线的传播路径始终在同一平面内,子午光线总是和光纤轴相交的,光在一种均匀介质传播时是一种直线式传播:当光从一种介质传至另一介质表面时,一般同时发生反射和折射;如果光从折射率小的光疏介质射入折射率大的光密介质时,则折射角小于入射角;而当光从光密介质射入光疏介质时折射角将大于入射角,因而当光从光密介质射入光疏介质时就有可能出现只有反射而无折射的现象,这就是全反射,全反射是光折射的一种边界效应,即光从一种透明介质进入到另一种介质里而发生弯曲的现象。塑料光纤就是通过全反射原理进行光传输的。 2、子午线在阶跃型光纤中的几何行程和反射次数 由于子午光线入射光纤中并不是同一角度,故而其在光纤中的几何行程也不相同。无论是子午线在光线中的行程计算公式还是反射次数计算公式,都是假定光纤是处于非常理想状态下:光纤非常直,光纤直径均匀,光纤内部无缺陷和光纤入射端面平直等,倘若光纤不在这一理想条件下,则入射子午线全反射的状况就会发生变化,如有的会从光纤中反射出,有的反射角会发生变化等,因此光纤的传输损耗也会增加。 3、斜光线在阶跃型折射率塑料光纤中的传输 所谓斜面光线,就是光在光纤中传输中时,并不是像子午光线一样保证在同一平面内,它在光纤中传输时,其轨道通常是一空间螺旋曲线,其最大入射角比子午线的大,但通常以子午线传输表征光纤的传输特性,自然这是最理想的一种状况。 4、光在渐变型折射率分布塑料光纤中的传输 对于渐变型折射率GI 塑料光纤,同样有子午线和斜光纤,这种光纤折射率并不是一恒定常数,而是随着离轴距离的增加而折射率下降,其渐变折射分布图参见如下;抛物线型折射率分布光纤具有较小的模式色散的特点,渐变折射分布有多种形式,当折射率分布按二次方抛物线分布时,子午线在光纤中的传播路径为正弦曲线型,斜光纤的传播路径为螺旋曲线,渐变型折射率塑料光纤多用于短距离数据传输,用于光纤照明较少。 5、荧光塑料光纤的传光原理 荧光塑料光纤就是在塑料光纤芯材中掺入一定量的荧光剂制备而成的塑料光纤,这种塑

光纤通信技术的发展与应用

光纤通信技术的发展与应用 一、光纤通信的应用背景 通信产业是伴随着人类社会的发展而发展的。追溯光通信的发展起源,早在三千多年前,我国就利用烽火台火光传递信息,这是一种视觉光通信。随后,在1880年贝尔发明了光电话,但是它们所传输的信息容量小,距离短,可靠性低,设备笨重,究其原因是由于采用太阳光等普通光源。之后伴随着激光的发现,1966年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性的论文,他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维,能作为通信媒质。从此,开创了光纤通信领域的研究工作。 二、光纤通信的技术原理 光纤即光导纤维,光纤通信是指利用光波作为载波,以光纤作为传输介质将要传输的信号从一处传至另一处的通信方式。其中,光纤由纤芯、包层和涂层组成。纤芯是一种玻璃材质,以微米为单位,一般几或几十微米,比发丝还细。由多根光纤组成组成的称之为光缆。中间层称为包层,根据纤芯和包层的折射率不同从而实现光信号传输过程中在纤芯内的全反射,实现信号的传输。涂层就是保护层,可以增加光纤的韧性以保护光纤。

光纤通信系统的基本组成部分有光发信机、光纤线路、光收信机、中继器及无源器件组成。光发信机的作用是将要传输的信号变成可以在光纤上传输的光信号,然后通过光纤线路实现信号的远距离传输,光纤线路在终端把信号耦合到收信端的光检测器上,通过光收信端把变化后的光信号再转换为电信号,并通过光放大器将这微弱的电信号放大到足够的电平,最终送达到接收端的电端完成信号的输送。中继器在这一过程中的作用是补偿光信号在光纤传输过程中受到的衰减,并对波形失真的脉冲进行校正。无源器件的作用则是完成光纤之间、光纤与光端机之间的连接及耦合。其原理图如图1所示: 通过信号的这一传输过程可以看出,信号在传输过程中其形式主要实现了两次转换,第一次即把电信号变成可在光纤中传输的光信号,第二次即把光信号在接收端还原成电信号。此外,在发信端还需首先把要传输的信号如语音信号变成可传输的电信号。 三、光纤通信的特点 1.抗干扰能力强。光纤的主要构成材料是石英,石英属绝缘材料的范畴,绝缘性好,有很强的抗腐蚀性。而且在实际应用过程中它受电流的影响非常小,因此抗电磁干扰的能力很强,可以不受外部环境的影响,也不受人为架设的电缆等的干扰。这一特性相比于普通无线

光纤透镜的原理与应用备课讲稿

光纤透镜的原理与应用 光纤透镜,也被称作光纤微透镜或者透镜光纤,所谓的光纤透镜就是在光纤端面处加工制成某种透镜的形状。而光纤透镜的作用就是在光纤或光学系统中起到光路改变或者模式转换的作用。在不同的应用领域光纤透镜也有不同的要求,通常光纤透镜的形状分为斜面、楔形(双斜面,或则四斜面)、球面、圆锥形等,如图1所示。而从光纤透镜的组成形式上区分,则可以分为单光纤透镜和光纤透镜组合。本文主要针对不同类型的光纤透镜,分别介绍一下它们的原理与应用情况。 (图1) 斜面形光纤透镜,主要分为两类:一类斜面角度为6°~10°,用于防止光纤表面反射光在返回光路时造成干扰或损伤;另一类斜面角度为40°~50°甚至更大,这类斜面形光纤透镜可以使光路发生改变甚至使光路产生大角度的全反射,也可以增大光纤受光面积,使更多的光进入到光纤中。主要应用于光纤激光,光纤通讯,传统光学、光纤传感等领域。

楔形光纤透镜,大多数利用楔形光纤透镜组合,进行光路耦合。其中光纤透镜组合常用的有采用楔形光纤透镜前端制作成微柱面形光纤透镜,还有制作成四斜面形光纤透镜,以及斜楔面形光纤透镜等多种,我们统称这类光纤透镜为楔形光纤透镜。因为很多LD输出光束的光斑是椭圆形的,而且椭圆的长短轴之比值与输出功率成正比,一般该比值为3~5,大功率LD可大于10,最高的可达50以上。显然这样的光束很难耦合到光纤中,为了适应LD输出光束的形状,就可以采用楔形光纤透镜,两个大楔面对应LD发散角度较大的方向,这样就可以增加LD耦合进光纤的效率。普通楔形透镜需在端面镀增透膜从而使得反射光降到最低,而斜楔面形光纤透镜因其特殊的几何形状,使得光纤透镜与LD间在不影响光路传输的前提下形成了折射角度,从而避免了反射光对LD 造成的影响,也消除了反射光造成的噪声干扰。相比普通楔面形光纤透镜镀增透膜工艺,降低了镀膜工艺带来的成本问题,及镀膜工艺可控性差导致的不稳定性。如图2所示 (图2) 球面形光纤透镜,应用球面形光纤透镜的领域有很多,光学耦合领域,生物学领域,医学领域,传感学领域等众多方面。例如在球形光纤透镜上再制作斜面形透镜,则可以用于近年来迅速发展的一种影像诊断技术OCT——光学相干断层扫描技术。如图3所示。 (图3) 圆锥形光纤透镜,因为圆锥形光纤透镜达到了扩大光纤数值孔径,增加收光能力的目的,所以十分适用于与

光纤通信技术发展历程、特点及现状

本科学年论文 学 院 物理电子工程学院 专 业 电子科学与技术 年 级 2008级 姓 名 王震 论文题目 光纤通信技术发展历程、特点及现状 指导教师 张新伟 职称 讲师 成 绩 2012年1月10日 学号:

目录 摘要 (1) Abstract (1) 绪论 (1) 1光纤通信发展历程 (1) 1.1 世界光纤通信发展史 (1) 1.2 中国光纤通信发展史 (2) 2 光纤通信技术的特点 (3) 2.1 频带极宽,通信容量大 (3) 2.2 损耗低,中继距离长 (3) 2.3 抗电磁干扰能力强 (3) 2.4 无串音干扰,保密性好 (3) 3 不断发展的光纤通信技术 (3) 3.1 SDH系统 (3) 3.2 不断增加的信道容量 (3) 3.3 光纤传输距离 (4) 3.4 向城域网发展 (4) 3.5 互联网发展需求与下一代全光网络发展趋势 (4) 4 结束语 (4) 参考文献 (4)

光纤通信技术发展历程、特点及现状 摘要:光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。光纤通信是以其传输频带宽、通信容量大、中继距离长、损耗低特点,并具有抗电磁干扰能力强,保密性好的优势,光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术正朝着超大容量、超长距离传输和交换、全光网络方向发展。 关键词:光纤通信;发展历程;特点;发展现状 绪论 光纤通信技术已成为现代通信的主要通信方式,在现代信息网中起着非常重要的作用,随着信息技术的发展,大容量光纤通信网络的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用。光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。有专家预测,21世纪将是“光子世纪”,十年内,光子产业可能会全面取代传统电子工业,成为本世纪最大的产业。光纤通信又进入了一个蓬勃发展的新时期,而这一次发展将涉及信息产业的各个领域,其范围更广,技术更新,难度更大,动力更强,无疑将对21世纪信息产业的发展和社会进步产生巨大影响。 1 光纤通信发展历程 1.1 世界光纤通信发展史 光纤的发明,引起了通信技术的一场革命,是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。 1966年出生在中国上海的英籍华人高锟,发表论文《光频介质纤维表面波导》,提出用石英玻璃纤维(光纤)传送光信号来进行通信,可实现长距离、大容量通信。于1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元,得到30米光纤样品,认为非常值得。这一突破,引起整个通信界的震动,世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年,美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路,速率为45Mb/s,采用的是多模光纤,光源用的是发光管LED,波长是0.85微米的红外光。在上世纪70

塑料光纤应用及发展前景

塑料光纤特性研究及其应用 摘要: 塑料光纤是由高折射率的高聚物芯层和低折射率的高聚物包层所制成的光导纤维。塑料光纤的研究己经历30年之久,最早的塑料光纤是美国杜邦公司于1968年开发的聚甲基内烯酸甲酯阶跃型塑料光纤。最初生产的塑料光纤由于衰减大、色散大,带宽远远不能满足高速数据通信的要求,它仅仅用于照明、汽车车灯监控等非通信领域。随着高聚物材料的合成工艺,改性方法等技术的发展,使得塑料光纤的芯、包材料的选择,制造工艺方法,性能的改善等方面得以长足发展,现今塑料光纤己达到成熟生产和实用化水平。现在研制的新型氟树脂塑料光纤(POF)的传输速率为2. 5 Gbit/s,传输距离达200 m,其性能与现存的石英多模光纤技术性能完全接近,充分展示了塑料光纤的魅力和应用前景。这种塑料光纤可以取代石英多模光纤应用到光纤入户的局域网建设中,市场潜力巨大。 塑料光纤与石英光纤相比,塑料光纤在高速短距离通信网络中具有显著的竞争优势,它在100~1 000 m范围内带宽可达数GHz,而成本与对称电缆相当同时塑料光纤具有加工容易、弯曲性能好、连接分路简单、操作简便、价格便宜、可以采用可见光作光源等一系列优点。 塑料光纤制备技术的不断提升正不断提升这塑料光纤的品质,在汽车,局域网,甚至战斗机等高速短距离通信要求较高,传输距离不高的地方,塑料光纤起着举足轻重的地位。 关键词:市场现状制备方法市场前景特性研究应用领域 目录 前言: (2) 1.塑料光纤市场现状及前景 (2) 1.1塑料光纤发展过程及前景 (2) 1.2塑料光纤主要市场现状 (3) 1.2.1汽车工业 (3) 1.2.2.消费电子 (3) 1.2.3工业控制总线系统 (4) 1.2.4互连网 (4) 2.塑料光纤的材料及性能 (5) 2.1.塑料光纤的皮层材料 (5) 2.2塑料光纤的芯材料 (5) 2.3塑料光纤的性能 (6) 3塑料光纤的制备技术及比较 (9) 3.1塑料光纤制备技术 (9) 3.1.1棒管法 (9) 3.1.2共挤法 (10)

光纤通信原理试题__参考答案

光纤通信原理试题_1 参考答案 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题1分,共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. 光纤通信指的是( B ) A 以电波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; B 以光波作载波、以光纤为传输媒介的通信方式; C 以光波作载波、以电缆为传输媒介的通信方式; D 以激光作载波、以导线为传输媒介的通信方式。 2.已知某Si-PIN 光电二极管的响应度R 0=0.5 A/W ,一个光子的能量为2.24×10-19 J ,电子电荷量为1.6×10 -19 C ,则该光电二极管的量子效率为( ) A.40% B.50% C.60% D.70% R 0=e 错误!未找到引用源。 /hf 3.STM-4一帧中总的列数为( ) A.261 B.270 C.261×4 D.270×4 4.在薄膜波导中,要形成导波就要求平面波的入射角θ1满足( ) A.θc13<θ1<θc12 B.θ1=0° C.θ1<θc13<θc12 D.θc12<θ1<90° 5.光纤色散系数的单位为( ) A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km ? D.nm/ps?km 6.目前掺铒光纤放大器的小信号增益最高可达( ) A.20 dB B.30 dB C.40 dB D.60 dB 7.随着激光器使用时间的增长,其阈值电流会( ) A.逐渐减少 B.保持不变 C.逐渐增大 D.先逐渐增大后逐渐减少 8.在阶跃型(弱导波)光纤中,导波的基模为( ) A.LP00 值为0 B.LP01 C.LP11为第一高次模 D.LP12 9.在薄膜波导中,导波的截止条件为( ) A.λ0≥λC B.λ0<λC C.λ0≥0 D.λ0≤1.55μm 10.EDFA 在作光中继器使用时,其主要作用是( ) A.使光信号放大并再生 ? B.使光信号再生 C.使光信号放大 D.使光信号的噪声降低 二、填空题(本大题共20小题,每小题1分,共20分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.根据传输方向上有无电场分量或磁场分量,可将光(电磁波)的传播形式分为三类:一为_TEM_波;二为TE 波;三为TM 波。 2.对称薄膜波导是指敷层和衬底的_折射率相同_的薄膜波导。 3.光学谐振腔的谐振条件的表示式为__错误!未找到引用源。______。q L c n 2= λ 4.渐变型光纤中,不同的射线具有相同轴向速度的这种现象称为_自聚焦_现象。 5.利用_光_并在光纤中传输的通信方式称为光纤通信。 6.在PIN 光电二极管中,P 型材料和N 型材料之间加一层轻掺杂的N 型材料,称为本征层(I )层。 7. 光源的作用是将 电信号电流变换为光信号功率 ;光检测器的作用是将 光信号功

光纤通信技术在宽带接入网中的应用

光纤通信技术在宽带接入网中的应用 摘要:随着科学技术的日益发展,人与人之间的通信也越来越频繁,对速度,容量的要求也越来越高,传统的电缆通信已经慢慢满足不了人们的需求。在这种需求下,光纤通信技术在原有的传统通信技术中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。本文首先解释了光纤通信的定义,以及它的特点和发展情况。重点论述了宽带接入的基本定义、常见的宽带接入方式及特点、宽带接入的发展及应用情况,最后以配合实例的方式介绍了光纤接入技术在宽待接入网中的应用。 关键词:光纤通信;宽带接入技术;宽带接入网。 1光纤通信技术的基本概念 所谓光纤通信技术,即以光纤为主要传播媒介,通过光学纤维传输信息的通信技术。自1970年美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤,光纤通信时代到来。与传统的电缆通信不同,它有许多电缆通信所不具备的优点。 1.1光纤通信的优点 1.1.1频带极宽,通信容量大。 光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。 1.1.2损耗低,中继距离长。 目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。 1.1.3抗电磁干扰能力强。 光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。 1.1.4无串音干扰,保密性好。 在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。 除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于以上优点,光纤刚一发明,就备受业内人士青睐,发展非常迅速,光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍,传输速

浅析光纤照明与LED照明的区别

浅析光纤照明与LED照明的区别 深圳led面板灯厂家赛德利照明认为当今,在绿色照明概念的倡导下,各种照明技术不断的涌现,光纤照明和LED灯做为新兴的照明技术,始终走在绿色照明领域的时代前端。 一、光纤照明 光纤照明是最近几年来一种新兴的照明方式。由于光纤自身所具有的一些独特物理特性,光纤照明被应用在室内装饰照明、局部效果照明、广告牌照明、建筑物室外公共区域的引导性照明、室内外水下照明和建筑物轮廓及立面照明之中,并且已经取得了良好的照明效果。光纤照明系统是由光源、反光镜、滤色片及光纤组成。当光源通过反光镜后,形成一束近似平行光。由于滤色片的作用,又将该光束变成彩色光。当光束进入光纤后,彩色光就随着光纤的路径送到预定的地方。由于光在途中的损耗,所以光源一般都很强。常用光源为150~250W左右。而且为了获得近似平行光束,发光点应尽量小,近似于点光源。反光镜是能否获得近似平行光束的重要因素。所以一般采用非球面反光镜。滤色片是改变光束颜色的零件。根据需要,用调换不同颜色的滤光片就获得了相应的彩色光源。光纤是光纤照明系统中的主体,光纤的作用是将光传送或发射到预定地方。光纤分为端发光和体发光两种。前者就是光束传到端点后,通过尾灯进行照明,而后者本身就是发光体,形成一根柔性光柱。对光纤材料而论,必须是在可见光范围内,对光能量应损耗最小,以确保照明质量。但实际上不可能没有损耗,所以光纤传送距离约30m左右为最佳。 光纤照明的特点: 1.单个光源可具备多个发光特性相同的发光点。 2.光源易更换,也易于维修。 3.发光器可以放置在非专业人员难以接触的位置,因此具有防破坏性。 4.无紫外线、红外线光,可减少对某些物品如文物、纺织品的损坏。 5.发光点小型化,重量轻,易更换、安装,可以制成很小尺寸,放置在玻璃器皿或其它小物体内发光形成特殊的装饰照明效果。 6.无电磁干扰,可被应用在核磁共振室、雷达控制室等有电磁屏蔽要求的特殊场所之内。 7.无电火花,无电击危险,可被应用于化工、石油、天然气平台、喷泉水池、游泳池等有火灾、爆炸性危险或潮湿多水的特殊场所。 8.可自动变换光色。 9.可重复使用,节省投资。 10.柔软易折不易碎,易被加工成各种不同的图案。系统发热低于一般照明系统,可降

浅谈塑料光纤与光纤照明应用

浅谈塑料光纤与塑料光纤照明应用 导读:今天浅谈下塑料光纤灯发展概要及主要研发生产国情况,深入了解下塑料光纤的照明应用领域及市场前景,同时增强自身的专业知识,让更多的朋友加入我们的队伍来宣传并推广光纤照明应用。 一、浅谈塑料光纤 通过对塑料光纤的传光原理的研究及相关材料的开发,欧日等国的公司对塑料光纤的研制取得了重要的进展。 它们研制成的塑料光纤,光损耗率已降到25~9dB/Km。其工作波长已扩展到870nm(近红外光),接近石英玻璃光纤的实用水平。美国研制的一种PFX塑料系列光纤,有着优异的抗辐照性能。 此外,美国麻省波士顿光纤公司研制的Opti-Giga塑料光纤更是引人注目,它不仅比玻璃轻、柔性更好、成本更低,而且可在100米内以每秒3兆比特的速度传输数据。这种光纤还可以利用光的折射或光在纤维内的跳跃方式来达到较高的传输速度。 现在美欧日已把塑料光纤用于短途传输,如汽车、医疗器械、复印机等。就目前塑料光纤生产量而言,日本是世界上最大的塑料光纤生产者,然而却是欧洲推动了塑料光纤新应用领域的开发并建立了光纤检验标准。2001年下半年是欧洲塑料光纤工业发展的重要阶段,在这段时间内建立了欧洲塑料光纤检验和测量的新发展方针。世界上第一个专用塑料光纤应用中心(POFAC)在德国Nuremberg 落成。德国采用塑料光纤已经研制成功了多媒体总线系统MOST (24Mbit/s),并且有几家轿车制造商已把该系统引入到自己的产品上。德国宝马公司(BMW)在其新的7个系列产品中开创了使用100m塑料光纤的记录。 二、光纤照明应用领域及前景 光纤照明是近年新发展起来的一门全新高科技照明技术。它是采用光导纤维

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