随着光纤通信的发展,掌握光纤通信知识成为教学中一个新的内容。光纤通信与电缆通信相比,其工作原理相似,不同之处仅在于传输信号的载体是激光而不是无线电波。光纤通信以激光作为传输介质,利用光的全反射原理,实现以光为载体的信息传输。光纤通信系统主要包括:电光转换装置、光纤光缆、光电转换装置等。
附图是光纤通信演示实验的示意图,可模拟演示光纤通信的过程。
1. 实验原理。附图中的音乐卡产生出音乐信息的电信号,送到图中的发光二极管VD1。VD1就随着音乐信号发出强弱变化的光,即电信号转化成了光信号,实现了声音的调制。光信号通过装满水的输液管时能发生全反射,用来模拟光纤。当光敏二极管VD2接收到经“光纤”传导来的光信号后,VD2的内阻发生变化,其干电池串联的电路电流也随之改变,即将光信号转化为电信号,实现信号的解调。由于产生的电信号较微弱,实验时可将该信号送到录音机的话筒或线路输入端口进行放大,以使音乐声还原。
2. 实验制作。先将音乐卡中的蜂鸣器拆下,以便与发光二极管相连,再取一段20~30cm长的医用静脉输液管,将其注满水,管两端分别用∮5mm的发光二极管和光敏二极管直接密封。为了不使管内留有气泡,整个过程可在水中完成。VD1接在卡中原蜂鸣器的两端,为了保证VD1的发光,音乐卡需选用工作电压为3V的。示意图电路接通电源后若VD1不发光,则对调VD1的两端重新接上即可。同样,在接收端也要注意光敏二极管VD2的极性。做好连接工作后,开启音乐卡和录音机,即可听到洪亮的音乐声。由于信息是靠光传导过来的,所以,这时你只要捏扁输液管,声音就会消失或因受到阻塞而减弱;但在弯折输液管时,只要曲率不太大,仍能保证光传导时的全反射,让人感觉不出声音有何变化。
光纤通信与电缆通信相比,具有通信容量大、损耗低、抗干扰能力强、保密性好等优点。因此光纤通信被认为是通信史上的一次革命性变革。新一代的光纤通信系统,如:“红外光纤通信”、“光弧子通信”、“量子光通信”等也已崭露头角,显示了诱人的技术前景。