光纤通信是一种利用光学原理传送信息的通信方式。其基本原理是利用光的全反射现象,将光信号沿着光纤传输,并在接收端转换为电信号。光纤是一种质量优良,表面光洁度高,内部光损耗小,非常适合传输高质量信号的材料。光纤通信的传输距离远,传输速度快,抗干扰性能强,成本也逐渐降低,被广泛应用于电信、互联网、有线电视等领域。
光纤通信的核心是光源和光纤。光源通常使用发光二极管(LED)或半导体激光器,发出的光通过双折射作用进入光纤,沿光纤内壁不断反射,这是由于光纤内存在着一个大于临界角的吸收边界。光纤由芯和包层组成,芯是光信号的传输介质,包层的折射率比芯低,可以使光信号在光纤内反射,减小光的跨越损耗。同时芯和包层都有不同的折射率,使得光在受到传输介质的影响后能够穿过光纤。
为了控制光信号在光纤内传输的方向和强度,必须设计出一些光学器件。最重要的是光纤连接器,通常采用FC/PC,ST、SC等不同接头类型。光纤连接器保证了信号的传输质量,使得传输距离更远、信号损耗更小。光放大器和光衰减器也是光学器件的重要组成部分。光放大器可以放大信号强度,延长传输距离,光衰减器则可以调整信号强度。
光纤通信系统的运行流程包括三个步骤:发送端产生光信号、光信号在光纤中传输、接收端接收并解码光信号。发送端产生的光信号首先经过光衰减器调整强度,再经过光放大器放大,经过光学器件进入光纤。光信号在光纤中沿着芯传输,在传输过程中光信号的强度会因为光损耗而不断减弱。接收端会接收到弱光信号,并经过光放大器放大,再经过光学器件转化电信号,并将信号送入接收端的调制解调器中,最终恢复成原始信号。整个过程是非常快速和稳定的。