塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與 開(kāi)發(fā) I 摘 要 本論文闡述了一種塑料光纖（ POF）通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)方案，并對(duì)這個(gè)方案的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了一定的研究、探討和實(shí)驗(yàn)制作。 早在 1960 年，美國(guó)人梅曼發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器，給光通信帶來(lái)了新的希望，人類就開(kāi)始了將光通信不斷的推向一個(gè)又一個(gè)嶄新的階段。可以粗略地分為以下幾個(gè)歷史階段：（ 19661976 年）光纖通信從基礎(chǔ)研究到商業(yè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)時(shí)期 可以無(wú)中繼傳輸約 10km 的距離；（ 19761986 年）又到了以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標(biāo)和大力推廣應(yīng)用的大發(fā)展時(shí)期 光纖由多模發(fā)展到了 單模，工作波長(zhǎng)范圍也有了很大的拓展；（ 1986 1996 年）到了以超大容量超長(zhǎng)距離為目標(biāo)、全面深入開(kāi)展新技術(shù)研究時(shí)期 可以無(wú)中繼傳輸約 100 150km 的距離。隨著全球信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，光纖通信已經(jīng)成為當(dāng)今信息社會(huì)不可缺少的神經(jīng)系統(tǒng)。近幾年在塑料光纖領(lǐng)域不斷產(chǎn)生新的突破新的成果，使通信帶寬和速度不斷升級(jí)。與此同時(shí)，塑料光纖也越來(lái)越受到更多人的矚目，特別是擁有巨大帶寬資源的用于光信號(hào)傳輸梯度折射率塑料光纖。并且，隨著人們的不斷研究，塑料光纖獨(dú)有的傳輸帶寬大、重量輕、柔韌性好、易于維修等優(yōu)點(diǎn)必將發(fā)展得更 加完善，成為傳輸媒質(zhì)的主流。 本文闡述的通信系統(tǒng)正是基于對(duì)于塑料光纖的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。本文闡述了塑料光纖通信在現(xiàn)在和今后的信息社會(huì)發(fā)展中的重要性，講述了塑料光纖的基本理論知識(shí)，較為全面的分章節(jié)闡述了本人設(shè)計(jì)的塑料光纖通信系統(tǒng)的各個(gè)部分組成和功能，并在已經(jīng)制作出成品和調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，提出了一些自己看法和展望。 關(guān)鍵詞： 塑料光纖通信系統(tǒng)，塑料光纖，通信系統(tǒng) 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - II - Abstract In this paper one researching and designing program of plastic optical fiber (POF) communication system is proposed. And the theory and some problems with this program are also studied and expounded. In the year of 1960, an American, Maiman invented the first LD of red jewel, which bring forward the new hope. Since then the human being were always beginning to develop the optical communication to new stages. It is divided into these stages: (19661976) the stage of optical fiber developing from the foundational researching to commercial applicationsthe transmission distance without relay is 10km;(19761986) the stage of taking increasing transmission rate and prolonging the transmission distance as the aim and widely applyingoptical fiber developed from single mode to multi-mode ,its range of working wavelength also was be expanded; (19861996)the stage of aiming at achieving very large capacity and very long distance ,with completely developing new techniquethe transmission distance without relay is 100-150km.With the increasingly expanding in IT, optical fiber has been necessary nerve system throughout the current society. These years, continuous new achievement has come out in plastic optical fiber, which was promoting communication bandwidth and rate. Meantime, plastic optical fiber received much attention due to it, especially optical transmission using graded index POF. Also, with the continuous researching, the virtues of plastic optical fiber, such as large transmission bandwidth, light weight, flexibility and easy maintenance, will develop toward perfect, which make plastic optical fiber become the main transmission media. The communication system the paper set forth is designed on the base of the application of plastic optical fiber. The paper elaborates the importance of plastic optical fiber during nowadays and future in information society development, narrates the basic theory principle about plastic optical fiber, recounts the structure and perform of my designing plastic optical fiber communication system through 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - III - chapters and sections, and propose my own opinion and prospects on the base of the finished product and successful experiment. Key words: plastic optical fiber communication system, POF, communication system 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) 目 錄 第一章 前 言 . 1 1.1 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和對(duì)塑料光纖的應(yīng)用需求 . 1 1.2 塑料光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用前景與選題意義 . 3 第二章 光纖通信基本理論闡述 . 4 2.1 光纖通信基本原理 . 4 2.2 有關(guān)光纖的基本理論 . 4 2.3 光纖通信系統(tǒng)的組成 . 7 2.4 光器件 . 8 第三章 塑料光纖 . 10 3.1 塑料光纖的應(yīng)用范圍 . 10 3.2 塑料光纖的技術(shù)性能 . 12 3.3 用于塑料光纖通信系統(tǒng)的光源和光檢測(cè)器 . 13 3.4 塑料光纖的展望 . 14 第四章 塑料光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 . 15 4.1 塑料光纖通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) . 15 4.2 數(shù)字光纖發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) . 15 4.3 數(shù)字光纖接收機(jī)設(shè)計(jì) . 15 4.4 塑料光纖通信系統(tǒng)部件選擇 . 16 第五章 數(shù)字光纖通信碼型選擇 . 19 5.1 在數(shù)字光纖通信中傳 輸碼型的要求 . 19 5.2 CMI 編碼 . 20 5.3 mBnB 碼 . 22 第六章 塑料光纖通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) . 23 6.1 塑料光纖通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的組成 . 23 6.2 塑料光纖通信系統(tǒng)的時(shí)鐘 . 23 6.3 M 序列產(chǎn)生器 . 24 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) 6.3 CMI 編碼器設(shè)計(jì) . 26 6.4 光纖發(fā)射模塊 . 29 6.5 光纖發(fā)射模塊及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) . 30 第七章 塑料光纖通信系統(tǒng)接收機(jī)的設(shè)計(jì) . 32 7.1 塑料光纖通信系統(tǒng)接收機(jī)的組成 . 32 7.2 光纖接收模塊及其驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) . 32 7.3 放大電路 . 33 7.4 CMI 解碼電路 . 35 第八章 塑料光纖通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) . 39 8.1 塑料光纖通信系統(tǒng) PCB 板的基本參數(shù) . 39 8.3 塑料光纖通信系統(tǒng)的基本功用和展望 . 41 第九章 結(jié)論和展望 . 42 參考文獻(xiàn) . 43 致 謝 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 1 - 第一章 前 言 1.1 通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和對(duì)塑料光纖的應(yīng)用需求 隨著互連網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，通信概念發(fā)生了極大的改變，把通信定義為信息或信號(hào)的時(shí)空轉(zhuǎn)移更為準(zhǔn)確 ?，F(xiàn)代通信正朝著數(shù)字化、寬帶化、綜合化、智能化、個(gè)人化、開(kāi)放化 和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。電信業(yè)務(wù) 正逐漸從傳統(tǒng)的普通的電話、傳真等窄帶業(yè)務(wù)向集語(yǔ)音、高速數(shù)據(jù)和可變視頻為一體的多媒體寬帶業(yè)務(wù)方向發(fā)展。網(wǎng)上的數(shù)據(jù)信息業(yè)務(wù)量己逐步超過(guò)傳統(tǒng)的電話通信業(yè)務(wù)。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、家居銀行、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教育和電視點(diǎn)播等各類寬帶應(yīng)用的消費(fèi)需求也迅速增長(zhǎng)。美國(guó)貝爾通信研究所最近對(duì)小企事業(yè)用戶和居民用戶的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，近期的主要寬帶業(yè)務(wù)需求有下面5 類：（ l）點(diǎn)播電視（ VOD）；（ 2）交互式圖像游戲，這類業(yè)務(wù)允許用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)玩電子游戲，電子圖像游戲庫(kù)有大量的豐富多彩的節(jié)目可供選用；（ 3）交互式圖像業(yè) 務(wù)，這類業(yè)務(wù)允許用戶控制所看的節(jié)目，例如用戶可以 控制攝像機(jī)的角度，參加游戲節(jié)目，獲取新聞或體育節(jié)目的額外信息等 ； （ 4）廣泛的遠(yuǎn)程教育，這類服務(wù)可以使用戶非常方便地享受自主的知識(shí)積累，選擇感興趣的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)；（ 5）海量多媒體庫(kù)，這類業(yè)務(wù)允許用戶進(jìn)行交互式搜索，并能看、讀、聽(tīng)多媒體信息，即有視聽(tīng)讀能力。這些應(yīng)用，尤其是多媒體的應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和帶寬提出很高的要求。 為了實(shí)現(xiàn)這種 信息量巨大的多媒體信息社會(huì)，不但要加快建設(shè)高速大容量公共通信網(wǎng) ，還要加快建設(shè)相應(yīng)的寬帶城域網(wǎng)、局域網(wǎng)，乃至接入網(wǎng)的步伐。近幾年來(lái)，公 共通信網(wǎng)和局域網(wǎng)技術(shù)都在突飛猛進(jìn)地發(fā)展，很多單位內(nèi)部建立了備種各樣的局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)互連。最近有人提出了家庭網(wǎng)絡(luò)的概念，即在家庭內(nèi)部使各種設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成一個(gè)小型的家庭局域網(wǎng)。因此，信息時(shí)代的到來(lái)要求從網(wǎng)絡(luò)主干線到各個(gè)小型辦公室或者家庭內(nèi)都能實(shí)現(xiàn) GHz 數(shù)量級(jí)的高速通信。面對(duì)這種急劇增加的通信業(yè)務(wù)量和通信種類，面對(duì)要求日 益提高的信息傳輸率，能提供大容量、高速率的通信傳輸媒質(zhì)將以其無(wú) 以比擬 的優(yōu)點(diǎn)大大發(fā)揮作用。光纖發(fā)展至今已有幾十年，其技術(shù)已日趨成熟穩(wěn)定，過(guò)去因價(jià)格的關(guān)系遲遲無(wú)法進(jìn)入大量鋪設(shè)。近年來(lái)由于光纖制 造技術(shù)的提升及產(chǎn)量的塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 2 - 增加，使得價(jià)格下降，光纖被大量地應(yīng)用在骨干網(wǎng)絡(luò)上。 Internet 技術(shù)的迅速發(fā)展使得數(shù)據(jù)通信量大概是每 6 個(gè)月翻一番，數(shù)據(jù)包的交換正在逐步取代傳統(tǒng)的電路交換，這些均使得光通信技術(shù)的發(fā)展成為必然。自從 70 年代末，光纖通信初次在通信網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)成功后，公用通信網(wǎng)包括市內(nèi)和長(zhǎng)途的骨干網(wǎng)越來(lái)越多地推廣使用光纖光纜線路。進(jìn)入 80 年代，光纖通信更顯得興旺發(fā)達(dá)，在所有通信技術(shù)中越來(lái)越引人注目。此后，全世界范圍內(nèi)掀起了光纖通信研究和應(yīng)用的熱潮，并逐步在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了它和傳統(tǒng)的金屬傳輸線相比體現(xiàn)出的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 光纖技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，主要有兩大類光纖：石英系光纖和塑料光纖（ plastic optical fiber， POF）。長(zhǎng)距離通信主要應(yīng)用石英系光纖但是，由于成本高、脆性大以及纖芯細(xì)小難以對(duì)接，光耦合困難等缺點(diǎn)，在短距離如家庭內(nèi)、交通工具內(nèi)、辦公大樓及辦公室內(nèi)的通信和多媒體傳輸中石英光纖的運(yùn)用目前卻還很少。近年來(lái)，塑料光纖在短距離通信方面則展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 塑料光纖是在 20 世紀(jì) 60 年代由美國(guó)杜邦公司（ Dupont）開(kāi)始研究的，當(dāng)時(shí)僅僅是作為照明的材料。 1968 年用聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA）芯制備的塑料光 纖，由于受到制作工藝和條件的限制，光損耗較大。 1974 年日本三菱 人 造絲公司以 PMMA 和聚苯乙烯為芯材、以低折射率的氟塑料為包層開(kāi)發(fā)出塑料光纖，其光損耗為 3， 500 dB/km，難以用于通信。因此， POF 早期的研究重點(diǎn)之一就是降低損耗。 1980 年，日本 NTT 公司公布了 POF 的基礎(chǔ)研究結(jié)果，表明大幅度降低損耗是可能的，從此研制低損耗 POF 工作日趨活躍。到了 1990年，日本慶應(yīng)大學(xué)的小池助教授開(kāi)發(fā)成功折射率漸變型（ GIPOF）的塑料光纖，芯材為含氟 PMMA、用界面凝脂技術(shù)制造。該塑料光纖衰減在 60 dB/km 以下，光源 650-1300nm， 100 m 帶寬 3 GHz，傳輸速率 10 GB/s，超過(guò)了 GI 型石英光纖，并被廣泛認(rèn)為是高速多媒體時(shí)代光纖入戶的新型光通信媒介。 1996 年，人們紛紛建議以塑料光纖為基礎(chǔ)建立極低成本的用戶網(wǎng) ATM 物理層； 1997 年，日本 NEC 公司進(jìn)行了 155 Mbit/s 的 ATM、 LAN 的試驗(yàn)。在 2000年 OFC 會(huì)議上，日本 Asahi Glass 公司報(bào)道了氟化梯度塑料光纖衰減系數(shù)在 850nm 為 41dB km，在 1300 nm 為 33 dB/m，帶寬己達(dá) 100 MHzkm。用這種光纖成功地進(jìn)行了 50 m、 25 Gb/s 比的高速傳輸試驗(yàn)和 70 長(zhǎng)期熱老化試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論為氟化梯度塑料光纖完全能滿足短距離的通信使用要求。 隨著塑料光纖技術(shù)的日趨成熟，塑料光纖在短距離高速通信領(lǐng)域顯出比傳塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 3 - 統(tǒng)的石英光纖更大的優(yōu)勢(shì)，與用作距離遠(yuǎn)、速度高、 容量大 的公用網(wǎng)傳輸媒質(zhì)的石英玻璃光纖相比， POF 由于制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、接續(xù)快捷等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用在局域網(wǎng)中的短距離通信、有線電視網(wǎng)及室內(nèi)計(jì)算機(jī)之間互聯(lián)，從而成為短距 離 高寬帶通信網(wǎng)的最理想選擇。適合應(yīng)用塑料光纖的具體場(chǎng)合包括：辦公設(shè)備互聯(lián)，家庭智能電 子產(chǎn)品和家庭網(wǎng)絡(luò)，制造業(yè)，車載機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)，軍事通訊以及裝飾照明等。 近些年，世界各國(guó)正在大踏步的邁進(jìn)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，我國(guó)正處于社會(huì)主義初級(jí)階段，改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)一直飛速發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重正在日益增大。網(wǎng)絡(luò)與人們的距離越來(lái)越近，在生產(chǎn)、生活中發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。因此隨著塑料光纖在性能、制造工藝以及標(biāo)準(zhǔn)方面的快速發(fā)展，塑料光纖的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，市場(chǎng)潛力也將更大。 1.2 塑料光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用前景與選題意義 塑料光纖 (POF)在高速短距離通信網(wǎng)絡(luò)中具有顯著 的 競(jìng)爭(zhēng)力 ,它在 1001000范圍內(nèi)帶寬可達(dá)數(shù) GHz,而成本與對(duì)稱電纜相當(dāng)。塑料光纖的數(shù)值孔徑大(0.3 0.5mm)， 連接時(shí)不必苛求精確對(duì)準(zhǔn) ,且其芯徑大 (0.5 1mm),連接時(shí)易于對(duì)準(zhǔn) ,可以使用廉價(jià)的注塑連接器 ,因而塑料光纖的連接簡(jiǎn)便且成本較低。另外 ,塑料光纖的重量輕 ,抗干擾性 好 ,易于在狹窄的空間內(nèi)鋪設(shè)，因此 ,塑料光纖將成為實(shí)現(xiàn)光纖到家 (FTTH)、光纖到辦公室（ FTTO）的理想的終端傳輸媒質(zhì) ,并可直接用于工業(yè)控制 ,成為工控網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒質(zhì)。 以塑料光纖 (POF)為傳輸媒質(zhì)的通信系統(tǒng)方面的技術(shù) 處于不完善的發(fā)展階段 ， 塑料光纖 (POF)的 巨大潛力等待著我們?nèi)ネ诰?。尤其在國(guó)內(nèi)，由于存在著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)影響 、 已成型網(wǎng)絡(luò)硬件方面和科研水平等方面的一定局限，我國(guó)目前在塑料光纖系統(tǒng)領(lǐng)域還有待于進(jìn)一步跨越式發(fā)展。為了能夠在已有理論和實(shí)踐基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有資源、條件，本人在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)塑料光纖短距離通信領(lǐng)域進(jìn)行了解、研究，并制作了一個(gè)基于 650nm 的 塑料 光纖通信 系統(tǒng) 。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 4 - 第二章 光纖通信基本理論闡述 2.1 光纖通信基本原理 現(xiàn)代通信技術(shù)分為電通信和光通信。光通信和電通信一樣分無(wú)線光通信和有線光通信。無(wú)線光通信因環(huán)境限制，主要用于深空通信。有線光通信即光 纖通信，是以光纖為傳輸煤質(zhì)的通信方式。光纖是由 玻璃、塑料等材料通過(guò)一些特定方法拉制成能傳輸光的細(xì)長(zhǎng)纖維。光纖 由 纖芯和包層 組成 ，呈圓柱形。光纖通信的基本原理：當(dāng)光入射到光纖的纖芯時(shí)，纖芯與包層的界面產(chǎn)生向內(nèi)反射，使光波受到引導(dǎo)而局限于纖芯內(nèi)部向前傳播。一個(gè)基本的光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)送機(jī)、光纖線路、光接收機(jī)組成 。光發(fā)送機(jī)基本功能是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào) ， 把光信號(hào)送入傳輸光纖 ， 它主要由光源和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，常用光源器件有 LED 和 LD，電流經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管，發(fā)射出一定波長(zhǎng)的光子，完成電和光的轉(zhuǎn)換。光接收機(jī)主要由光檢測(cè)器件和 均衡放大電路組成。光檢測(cè)器件常用的有PIN 和 APD，傳輸線內(nèi)光子經(jīng)過(guò)光電二極管時(shí)產(chǎn)生電流，從而實(shí)現(xiàn)光電還原。 2.2 有關(guān)光纖的基本理論 2.2.1 光纖結(jié)構(gòu) 光導(dǎo)纖維 (fiber)簡(jiǎn)稱光纖，是光纖通信的物理基礎(chǔ)。光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸組成的圓柱形細(xì)絲。纖芯的折射率比包層稍高，損耗比包層更低，光能量主要在纖芯內(nèi)傳輸。纖芯的折射率 n1，包層折射率 n2，光能量在光纖中傳輸?shù)谋匾獥l件是 1n 2n 。 纖芯的作用是傳播光信 號(hào)，包層的作用是為光提供反射面和光隔離，并起一定的機(jī)械保 護(hù)作用。 纖芯和包層的相對(duì)折射率： (2-1) 光纖的重要光學(xué)參數(shù)：數(shù)值孔徑 NA 121 n nn 圖 2. 1 光纖結(jié)構(gòu)圖 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 5 - 光纖的數(shù)值孔徑是表示光纖捕捉光射線能力的物理量 ,體現(xiàn)光纖接收和傳輸光的能力。所謂 “捕捉光射線 ”的含義是這樣的：由光源射出的光射線，從幾何光學(xué)的角度來(lái)看，并不是所有射向光纖端面的光都能在纖芯中滿足全反射條件，只有那些能夠在纖芯中滿足全反射條件形成導(dǎo)波的光射線，才認(rèn)為是能被光纖捕捉到的光射線，這些射線在光纖中滿足全反射條件而在纖芯中傳 輸。 數(shù)值孔徑用 NA 表示。根據(jù)折射定律，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可得出它的表達(dá)式為： NA 212121 nnn (2-2） 數(shù)值孔徑越大，就表示光纖捕捉光射線能力就越強(qiáng)。 2.2.2 光纖的種類 按其本身的 材料組成不同，可分為以二氧化硅（石英玻璃）為主要成分的石英光纖 ； 有以多種組份玻璃組成的玻璃光纖；有在某種試管內(nèi)充以一種傳光的液體材料組成的液芯光纖；有以塑料為材料的傳光傳像光纖。近幾年還出現(xiàn)一種石英光纖作芯和包層 ，外涂碳素材料的高強(qiáng)度光纖。 若按光纖橫截面上的折射率分布來(lái)分，有突變型光纖、漸變型光纖、 W 型光纖等。 若按光纖內(nèi)部能傳輸?shù)碾姶艌?chǎng)的總模數(shù)（嚴(yán)格地說(shuō)是指能允許激勵(lì)的總模數(shù)）來(lái)分，可分為多模光纖和單模光纖。 若按傳輸光的波長(zhǎng)來(lái)分，又可分為 m1 以下的短波長(zhǎng)光纖和 m1 以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖。 2.2.3 光纖傳輸特性 光纖的傳輸特性有色散特性、損耗特性、溫度特性和機(jī)械特性。 光纖色散指在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，由于不同成分的光的延遲不同而產(chǎn) 生的一種物理效應(yīng)。色散一般包括模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散，色散是光纖通信的一個(gè)重要特性。由于光纖中色散的存在，會(huì)使得輸入脈沖在傳輸過(guò)程中展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率，這樣就限制了通信容量和傳輸距離。色散是造成信號(hào)的畸變的主要原因。色散對(duì)光纖傳輸系統(tǒng)的影響：如果信號(hào)是模擬調(diào)制的，色散限制帶寬（ Bandwidth）；如果信號(hào)是數(shù)字脈沖，色散產(chǎn)生脈沖展塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 6 - 寬（ Pulse broadening）。色散通常用 3dB 光帶寬 3dB 或脈沖展寬 表示。 光波在光纖中傳輸，隨著傳輸 距離的增加而光功率逐漸下降，這就是光纖的傳輸損耗。光纖每單位長(zhǎng)度的損耗，直接關(guān)系到光纖通信系統(tǒng)傳輸距離。形成光纖損耗的原因很多，有來(lái)自光纖本身的損耗，也有光纖與光源耦合損耗以及光纖之間的連接損耗。 光纖本身?yè)p耗的原因，大致包括兩類：吸收損耗和散射損耗。吸收損耗是由 SiO2 材料引起的固有吸收和由雜質(zhì)引起的吸收產(chǎn)生的。散射損耗主要由材料微觀密度不均勻引起的瑞利散射和由光纖結(jié)構(gòu)缺陷（如氣泡）引起的散射產(chǎn)生的。 光纖的溫度特性和機(jī)械特性是非常重要的兩個(gè)物理性能參數(shù)，它保障光纜的可靠性和使用壽命。 在設(shè)計(jì)光纖通信系統(tǒng) 時(shí)，必須考慮光纜的高、低溫循環(huán)試驗(yàn)，以檢驗(yàn)光纖的損耗是否符合指標(biāo)要求。 光纖的機(jī)械特性為了保證光纖在實(shí)際應(yīng)用時(shí)不斷裂，而且在各種環(huán)境下使用時(shí)，具有長(zhǎng)期的可靠性，就要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。 2.2.4 光纖通信所用的波長(zhǎng) 光波是人們熟悉的電磁波，其波長(zhǎng)在微米級(jí)相對(duì)應(yīng)的頻率非常高 (約為1014Hz 1015Hz)，因而它特別適于作寬帶信號(hào)的載頻。目前光纖通信使用的波長(zhǎng)范圍是在近紅外區(qū)內(nèi)，波長(zhǎng)為 0.8m 1.8m可分為短波長(zhǎng)波段和長(zhǎng)波長(zhǎng)波段，前者中心波長(zhǎng)為 0.85m，后者工作波長(zhǎng)是 1.3m 和 1.55m。這些都是作為主流石英光纖的工作波長(zhǎng)，對(duì)于本文討論的是塑料光纖，它的一般工作波長(zhǎng)為 650nm，屬于短波長(zhǎng)波段。 2.2.5 光纖通信的優(yōu)點(diǎn) 光纖通信之所以能夠飛速發(fā)展，是由于它具有以下的突出優(yōu)點(diǎn)而決定的： 1） 寬 頻帶，高速度， 大 容量。由于作為載波的光波頻率很高，容許頻帶很寬，尤其適合高速寬帶信息的傳輸，因此必將成為未來(lái)的高速通信干線和寬帶綜合服務(wù)通信網(wǎng)絡(luò)等 “信息高速公路 ”的主要媒質(zhì)。 2）由于光纖的損耗很小 (現(xiàn)已做到 0.154dB km 以下的數(shù)值 )， 中繼距離很長(zhǎng)且誤碼率很小。在運(yùn)用頻帶內(nèi)，光纖對(duì)每一頻率成分 的損耗幾乎是一樣的，塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 7 - 因此在中繼站和接收端只須采取簡(jiǎn)單的均衡措施就可以，甚至可以不加均衡措施。在采用先進(jìn)的相干通信技術(shù)，光放大技術(shù)和光孤子等通信技術(shù)之后，通信距離可提高到幾萬(wàn)公里甚至幾十萬(wàn)公里。因此，它十分適合于長(zhǎng)途干線通信、海底光纜通信和各種接入網(wǎng)。 3）抗電磁干擾能力好，光纖通信不怕雷擊，不受各種電磁場(chǎng)干擾，還具有抗核輻射能力；同時(shí)光纖是電的絕緣體，因此通信線路的輸入端和輸出端是電絕緣的，這就沒(méi)有電位差和接地的問(wèn)題，不會(huì)有產(chǎn)生電火花的危險(xiǎn)，因此十分適合于電氣鐵道、高壓電力線附近以及易燃易爆環(huán)境的通信。光纖 架空地線（ OPGW）已在電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。 4）泄露小，保密性能好。實(shí)際傳輸中光泄露非常小，隨著最近幾年光纖制作技術(shù)的提高，在一般應(yīng)用中幾乎可以忽略。很難被竊聽(tīng)，保密性強(qiáng)，對(duì)于軍事、政治和經(jīng)濟(jì)有重要意義。 6）資源豐富，成本可降低，經(jīng)濟(jì)效益可觀。光纖的原材料是石英和塑料，來(lái)源十分豐富，可以說(shuō)是取之不盡，而地球上的金屬儲(chǔ)存量是有限的。使用光纖材料作傳輸媒質(zhì)，節(jié)約金屬材料，有利于資源合理使用，有利于環(huán)保和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。 7）另外光纜重量輕 、 體積小，便于敷設(shè)和架設(shè)。塑料光纖比石英光纖更輕，運(yùn)輸、架設(shè)、接續(xù) 更容易。 2.3 光纖通信系統(tǒng)的組成 光纖通信系統(tǒng)的組成如圖 2.1 所示，這是最基本的組成原理方框圖。它包括發(fā)送、傳輸和接收三個(gè)部分。加上適當(dāng)?shù)慕涌谝院?，就可作為一個(gè)獨(dú)立的 “光線路 ”插入現(xiàn)有的或新架設(shè)的通信系統(tǒng)中，根據(jù)所傳信號(hào)的形式，可以把光纖通信系統(tǒng)分為數(shù)字光纖通信系統(tǒng)和模擬光纖通信系統(tǒng)兩大類。因?yàn)楣饫w的頻帶很寬，對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)十分有利，所以高速率、大容量、長(zhǎng)距離的光纖通信系統(tǒng)均為數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，短距離、小容量的光纖通信系統(tǒng)通常采用模擬光纖通信系統(tǒng)。 在圖 2.1 中，可以看出，不管是模擬光纖通信系統(tǒng)還是數(shù)字 光纖通信系統(tǒng)，圖中的幾個(gè)部分是必不可少的。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 8 - 圖 2. 2 光纖通信系統(tǒng)組成框圖 2.4 光器件 光纖通信系統(tǒng)中的光器件大體上為兩類：無(wú)源光器件和有源光器件。 有源光器件包括完成電光、光電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)或放大器等，這里不作過(guò)多介紹。 光無(wú)源器件包括光纖連接器、耦合器、光衰減器、光隔離器。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明這些光器件的原理或應(yīng)用。 2.4.1 光纖連接器 光纖連接器，又稱光纖活動(dòng)連接器，俗稱活動(dòng)接頭。它用 于設(shè)備 (如光端機(jī)，光測(cè)試儀表等 )與光纖之間的連接、光纖與光纖之間的連接或光纖與其他無(wú)源器件的連接。它是組成光纖通信系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)不可缺少的一種重要無(wú)源器件。 光纖連接器的作用是將需要連接起來(lái)的單根或多根光纖芯線的端面對(duì)準(zhǔn)、貼緊并能多次使用。由于光纖的芯徑很細(xì)，是在微米級(jí)，因此，對(duì)其加工工藝和精 度都有比較高的要求。為此，光纖連接器應(yīng)滿足如下條件：連接損耗小 ，拆裝方便 ， 穩(wěn)定性好 ， 重復(fù)性好 ， 互換性好 ， 體型小 ，價(jià)格便宜 。 光纖活動(dòng)連接器的分類：活動(dòng)連接器按纖芯插針、插孔的數(shù)目不同分，有單芯活動(dòng)連接器和多芯活動(dòng)連接器 兩類；按結(jié)構(gòu)不同分，有 FC 型、 ST 型、 SC型、 SMA 型、 D4型等類；按光纖插孔端面形狀不同分 ， 有 PC 型、 APC 型兩種；電信號(hào) 電調(diào)制器 驅(qū)動(dòng)電路 光中繼器 光接收 電路 解調(diào)器 電信號(hào) 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 9 - 按功能分有插頭、插座、轉(zhuǎn)接器三類。 2.4.2 光纖耦合器 在光纖通信系統(tǒng)或光纖測(cè)試中，經(jīng)常要遇到需要從光纖的主傳輸信道中取出一部分光，作為監(jiān)視、控制等使用，也有時(shí)需要把兩個(gè)不同方向來(lái)的光信號(hào)合起來(lái)送入一根光纖中傳輸，在上述情況下，都需要光耦合器來(lái)完成。 2.4.3 光纖衰減器 當(dāng)輸入光功率超過(guò)某一范圍時(shí)，為了使光接收機(jī)不產(chǎn)生失真，或?yàn)榱藵M足光線路中某種測(cè)試的需要，就必須對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行一定 程度的衰減。因此，光衰減器是光纖通信線路或測(cè)試技術(shù)中不可缺少的無(wú)源光器件。 目前常用的光衰減器衰減光功率的方法主要采用金屬蒸發(fā)膜來(lái)吸收光能進(jìn)行光衰減，衰減量的大小與膜的厚度成正比。 2.4.4 光隔離器 光隔離器是保證光信號(hào)只能正向傳輸?shù)钠骷?，避免線路中由于各種因素而產(chǎn)生的反射光再次進(jìn)入激光器，而影響了激光器的工作穩(wěn)定性。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 10 - 第三章 塑料光纖 塑料光纖 (POF)是一種低成本、重量輕、便于安裝使用、柔軟的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，它特別適合于短距離、中小容量、使用連接器多的系統(tǒng) (如接入網(wǎng) )。與銅線電纜相比，塑料光纖不受電 磁干擾、無(wú)電磁輻射。聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)基 POF 的成本大致與雙絞線相同，但在 100 200 m 內(nèi)帶寬可達(dá) 1 GHz 以上，而雙絞線不僅帶寬小，而且傳輸距離只有 4.5m。同軸電纜帶寬增至數(shù)百 數(shù)千MHz 時(shí)，傳輸距離也在 l00m 內(nèi)，且成本較高。與多模石英光纖相比，塑料光纖較柔軟、容易安裝和維護(hù)，特別重要的是 POF 芯徑通常為 0.5 mm 或更大，而多模石英光纖芯徑為 62. 5um 或 50um。芯徑大 10 倍左右的 POF 連接對(duì)準(zhǔn)容易，對(duì)于纖芯直徑為 980 u m的階躍型 POF和纖芯直徑為 500 u m的漸變型 POF，連接中即使有 30 um 的偏移并不嚴(yán)重影響耦合損耗 (約增加損耗 0.03dB)，可以使用廉價(jià)的注塑連接器，從而顯著降低系統(tǒng)的總成本。 3.1 塑料光纖的應(yīng)用范圍 網(wǎng)絡(luò)成本的降低、性能的提高（速度更快）、數(shù)字電子的引入、電磁干擾的減少以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定與完善正推動(dòng)著電信、消費(fèi)電子、汽車以及工控市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，而這四個(gè)市場(chǎng)的進(jìn)步又促使塑料光纖技術(shù)逐漸成為光通信產(chǎn)業(yè)的主流。同時(shí)， POF 技術(shù)還在低損耗、高性能、氟化聚合物梯度折射率塑料光纖和新型光源方面具有誘人的魅力。 在現(xiàn)有的有線傳輸介質(zhì)中，長(zhǎng)距離、大容量 (單通道 10 40Gbit/s 再利用波分復(fù)用幾十至幾百個(gè)信道，信息傳輸速率達(dá) T bit / s 以上 )系統(tǒng)，無(wú)疑屬于石英單模光纖式的應(yīng)用領(lǐng)域。而短距離、中小容量系統(tǒng)，現(xiàn)在主要是銅線電纜的應(yīng)用領(lǐng)域，但隨著塑料光纖的發(fā)展，它和相關(guān)元器件成本的下降，加上用戶對(duì)帶寬需求的增長(zhǎng)，早晚會(huì)被 POF 所替代。 塑料光纖是局域網(wǎng) (如汽車、飛機(jī)、辦公室、住宅、工業(yè)控制等網(wǎng)絡(luò) )以及大的電信系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間互連等首選的傳輸介質(zhì)。它能提供增加帶寬而對(duì)現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不必進(jìn)行昂貴的拆修。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 11 - 3.1.1 POF 在家庭和公寓網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用 對(duì)于家庭 和公寓，過(guò)去的布線分別使用電話線、無(wú)屏蔽對(duì)絞線纜和同軸電纜等，而下一步為了給用戶提供方便、降低布線的總成本，家庭和公寓的布線將是一根布線。目前家庭和公寓用一根布線傳輸所有的業(yè)務(wù)需要幾十至幾百M(fèi)Hz 的帶寬，而今后隨著業(yè)務(wù)需求的增長(zhǎng) (如需要對(duì)話式在線購(gòu)物、在線醫(yī)療咨詢、在線教育、高清晰度彩色電視等 )，需要千兆比特速率以上的信息通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)。單個(gè)住宅可能 100 m 纜線就可覆蓋，而一些公寓，特別是高層公寓房間中要裝光纜就需要達(dá) 200 m 的距離。從布線施工成本考慮，有人估計(jì)，日本現(xiàn)在用玻璃光纖的布線施工總成本中，布線 和連接器的安裝費(fèi)用占 60-70%，光纜占 10%，其它元器件占 20 30%。由于家庭布線有許多連接點(diǎn)，所以降低布線施工費(fèi)用需要采用廉價(jià)且便于連接的連接器，這恰好是大芯徑 POF 能實(shí)現(xiàn)的途徑。 3.1.2 POF 在汽車網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 汽車多媒體網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求主要是以聲頻和視頻為基礎(chǔ)的，如移動(dòng)電話、傳真、 CD 播放機(jī)、語(yǔ)音控制設(shè)備等，由于一輛車內(nèi)有限的乘客和他們有限的信息處理能力，所需帶寬有一個(gè)上限，估計(jì)近期和中期，需要約 5 20MHz 的系統(tǒng)帶寬。如果將來(lái)在車內(nèi)引入駕駛員輔助控制系統(tǒng) (例如建立視頻處理系統(tǒng)，幫助駕駛員控制 和導(dǎo)航等 )，則要提供 100Mbit/s 800Mbit/s 的數(shù)據(jù)速率。成功案例：今天己有利用 4Mbit/s 光學(xué) D2B(Domestic Digital Bus)的高端汽車在生產(chǎn)。它是 Daimlerchrysler 1998 年在 Mercedes 車內(nèi)引入的第一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)。車內(nèi)數(shù)字音響都可利用這些 POF 系統(tǒng)。布局是一個(gè)單環(huán)狀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)速率可達(dá)5.6Mbit/s，采用耦合功率為 -13dBm 的 660nm 發(fā)光二極管和損耗為 200dB/km、1mm 芯徑 PMMA SI-POF （ NA=0.5）。 3.1.3 POF 在飛機(jī)中 的應(yīng)用 波音公司等正在積極開(kāi)展 POF 在飛機(jī)中的應(yīng)用，因?yàn)橐环矫婵梢酝ㄟ^(guò)由POF 組成的通信網(wǎng)絡(luò)，從接入的共同網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)中，為旅客提供個(gè)人所需的電影、視頻游戲、購(gòu)物等服務(wù)；同時(shí)由于塑料光纖重量輕，可以大大降低飛機(jī)的載重量。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 12 - 3.1.4 POF 在互連網(wǎng)中的應(yīng)用 互連需要塑料光纖的地方可能包括系統(tǒng)內(nèi)和局內(nèi)的互連。第一個(gè)塑料光纖在電信平臺(tái)的應(yīng)用是最近在 Lucent Technologies Wave Star DACS。它是在通常直徑為的 1 mm PMMA POF 上分布 155Mbit/s 的定時(shí)控制信號(hào)。 3.2 塑料光纖的技術(shù)性能 3.2.1 塑料光纖的物理結(jié)構(gòu) 構(gòu)成光纖的芯與包層都采用塑料材料。與大芯徑 50/125m 和 62.5/125m的石英玻璃多模光纖相比，塑料光纖的芯徑高達(dá) 200 1000m，其接續(xù)時(shí)可使用不帶光纖定位套筒的直注塑塑料連接器，即便是光纖接續(xù)中芯對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生 30m 偏差都不會(huì)影響耦合損耗。塑料光纖結(jié)構(gòu)使得其施工快捷，接續(xù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。另外，芯徑 100m 或更大則能夠消除在石英玻璃多模光纖中存在的模間噪音。 3.2.2 塑料光纖的類型 迄今為止的 POF，按折射分布分為二類結(jié)構(gòu) ： 一類是階躍型 (SI)，另一類是漸變型 (GI)。最常用的纖芯材料是聚甲基丙烯酸甲脂（ PMMA）。 3.2.3 塑料光纖兩個(gè)重要的性能指標(biāo) 損耗 塑料光纖的衰減主要受限于芯包塑料材料的吸收損耗和色散損耗，PMMA 芯塑料光纖在 650nm 波長(zhǎng)的理論損耗極限是 l00dB/km 左右，來(lái)自 C-H鍵拉伸振動(dòng)的本征吸收。實(shí)際做成的這類光纖傳輸損耗在 120-300dB/km (650nm波長(zhǎng) ).其中 GI-POF 比 SI-POF 的損耗一般要略高一些，因?yàn)闊o(wú)論采用摻雜劑還是采用其它單體與 PMMA 共聚所形成的 GI-POF，很難達(dá)到與純 PMMA 同樣 低的損耗。 PMMA 的低損耗傳輸窗口，除 650nm 附近外，還有 580nm 和 520nm附近二個(gè)窗口（詳見(jiàn)圖 4.1）。 如果用氟原子替換碳?xì)滏I中的氫所組成的氟化塑料材料，構(gòu)成全氟化聚合物 GI-POF，不僅本征衰減減小，而且色散也降低了。在 650nm 處總的損耗為47dB Km，其中散射損耗、吸收損耗、結(jié)構(gòu)損耗分別為 41、 2、 4 dB Km，850nm 處總的損耗為 41dB Km。 1300nm 處以達(dá)到總損耗為 16dB Km。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 13 - 圖 3.1 典型的 PMMA 芯 POF 損耗譜 帶寬 階 躍型塑料光纖 大數(shù)值孔徑（ NA）階躍型塑料光纖的 NA 在 0.5左右，帶寬可以達(dá)到 40MHz100m。其在工業(yè)控制和汽車中的應(yīng)用已經(jīng)成熟，但由于帶寬較小，不適于在航空和室內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。小 NA 階躍型塑料光纖的 NA 值約為 0.25 0.3。為了保證良好的連接性能， NA 值不能 太 小。較小的 NA 使得光纖中只傳輸較低階的模式，從而減小了模式色散，使帶寬提高到 210MHzKm。 PMMA 漸變型塑料光纖因材料色散較大，在 650nm 波長(zhǎng)的帶寬僅為3GHz100m。而全氟化漸變型塑料光纖在 650nm 波長(zhǎng)的帶寬大約是 PMMA 漸變型塑料光纖的 3 倍。材料在近紅外區(qū)的色散較小，全氟化漸變型塑料光纖在1300nm 波長(zhǎng)的帶寬可以達(dá)到 100GHz100m，比石英多模光纖的帶寬更 大 。 3.3 用于塑料光纖通信系統(tǒng)的光源和光檢測(cè)器 塑料光纖通信網(wǎng)絡(luò)的工作帶寬取決于塑料光纖、光源和光檢測(cè)器的帶寬。目前，用于高速塑料光纖通信網(wǎng)絡(luò)的光源和光檢測(cè)器正在積極的開(kāi)發(fā)中。 3.3.1 光源 光源應(yīng)該滿足塑料光纖對(duì)光源的波長(zhǎng)、譜寬、光線發(fā)散角和輸出功率的要求。塑料光纖的直徑較大（ 0.5 1mm），并且數(shù)值孔徑較大（ 0.25 0.5），由于塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 14 - 通常高速半導(dǎo)體光源的發(fā)光面在 50m 左右，因而與塑料光纖的耦合無(wú)需精確對(duì)準(zhǔn)。 半導(dǎo)體激光器（ LD）的譜寬窄、光線發(fā)散角小，可以獲得較高的帶寬性能，但對(duì)溫度較為敏感，價(jià)格較為昂貴。半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ LED）的譜寬和光線發(fā)散角比 LD 大，帶寬性能不如 LD，但可靠性和溫度穩(wěn)定性比 LD 高，且價(jià)格便宜，在短距離網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用頗具吸引力。 在 650nm 波長(zhǎng)， PMMA 塑料光纖的損 耗最小， AlGaInP LED 的最大輸出功率已達(dá) 3.5mW，發(fā)散角 70；諧振腔 LED（ RCLED）的最大輸出功率已達(dá) 4.2mW，譜寬 3nm，速率可達(dá) 250Mbps； 3.3.2 光檢測(cè)器 高速塑料光纖網(wǎng)絡(luò)需要高速、大光敏面和量子效率高的光檢測(cè)器。雪崩光電二極管（ APD）的靈敏度高，但因偏置電壓高、價(jià)格貴和穩(wěn)定性的問(wèn)題而不宜用于短距離通信網(wǎng)絡(luò)。因此，在短距離通信網(wǎng)絡(luò)中使用 PIN 光電二極管（ PIN-PD）是一種比較好的選擇。 3.4 塑料光纖的展望 由于塑料光纖既具有石英光纖的帶寬大、抗電磁干擾和易成纜的特點(diǎn) ，又具有成本低和易于鋪設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，必將成為短距離通信網(wǎng)絡(luò)的主要傳輸媒質(zhì)。塑料光纖的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，國(guó)外在塑料光纖的應(yīng)用開(kāi)發(fā)上已取得了較大的成果，且不斷在加大新的應(yīng)用研究投入，我國(guó)亦應(yīng)就塑料光纖的研究和發(fā)展予以密切注視。 但在實(shí)際調(diào)研中我發(fā)現(xiàn)，在國(guó)內(nèi)，相當(dāng)數(shù)量的研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)間的合作關(guān)系還不夠緊密，在一定程度上導(dǎo)致有些技術(shù)即使已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展卻不能適時(shí)的實(shí)用化，同時(shí)企業(yè)獲得市場(chǎng)與技術(shù)方面的相關(guān)信息也較困難。 POF 開(kāi)發(fā)者自身將目標(biāo)定得過(guò)高，將主要的精力投入到高端產(chǎn)業(yè)中，無(wú)疑這些產(chǎn)業(yè)需要更高的進(jìn)入門(mén)檻和更 先進(jìn)的技術(shù)，使得本應(yīng)成為 POF主流的市場(chǎng)仍在大量使用銅纜，因此本來(lái)應(yīng)該很便宜的價(jià)格設(shè)備，也因?yàn)槲雌占岸@得有些昂貴。如果國(guó)內(nèi)的POF 產(chǎn)業(yè)從具有實(shí)用性的中低端產(chǎn)業(yè)作起，在逐步占領(lǐng)這些市場(chǎng)基礎(chǔ)上，再向高端產(chǎn)業(yè)發(fā)展，相信會(huì)發(fā)展的得更快、更好。 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 15 - 第四章 塑料光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 4.1 塑料光纖通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 塑料光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的首要和關(guān)鍵問(wèn)題，在學(xué)習(xí)研究了國(guó)內(nèi)外大量的相關(guān)資料之后，順應(yīng)光纖和塑料光纖通信系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)，在設(shè)計(jì)時(shí)，突出以下設(shè)計(jì)思想：具有 相對(duì)獨(dú)立性， 可擴(kuò)展性，可靠 性和 易管理維護(hù)性，以及一定的實(shí)用性和前瞻性。經(jīng)過(guò)對(duì)幾種初步方案反復(fù)比較論證后，最后確定了性能較為可靠而且又切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案：就本塑料光纖通信系統(tǒng)，采用現(xiàn)在研究較少的塑料光纖（ POF）傳播媒質(zhì)，采用混合集成的光電轉(zhuǎn)換收發(fā)模塊 HFBR-1505A/2505A 作收發(fā)模塊，并采用光纖活動(dòng)連接器和本塑料光纖通信系統(tǒng)配套的 SMA 型號(hào)相搭配。 4.2 數(shù)字光纖發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì) 圖 4.1 數(shù)字光 纖發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)框圖 4.3 數(shù)字光纖接收機(jī)設(shè)計(jì) 4.2 數(shù)字光纖接收機(jī)設(shè)計(jì)框圖 電端機(jī) 編碼器 調(diào)制器 電端機(jī) 解碼器 解調(diào)器 塑料光纖通信系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā) - 16 - 在一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的光纖塑料光纖通信系統(tǒng)中，光纖發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的編碼器和解碼器是必不可少的，它們也是工程技術(shù)和維護(hù)人員工作的核心部件。 下面就此塑料光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本步驟較為具體的闡述一下本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 4.4 塑料光纖通信系統(tǒng)部件選擇 在具體選擇系統(tǒng)部件之前，首先應(yīng)對(duì)將要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的 情況和指標(biāo)有所了解。例如，對(duì)傳數(shù)字信號(hào)的光纖塑料光纖通信系統(tǒng)，要了解它的比特速率、誤碼率以及傳輸距離；對(duì)傳輸模擬信號(hào)的光纖塑料光纖通信系統(tǒng)，則應(yīng)了解其信號(hào)帶寬、信噪比和傳輸距離。下面討