鹏城大学并无材料科学与工程系,因此,赵梓申没打算让这里的人涉足光纤制造领域,只是安排林宇轩和张耀学了解光纤在通信中的应用,以便日后使用时能进行简单修复。
以光纤构建的网络通信,整体原理与同轴电缆构建的网络有相似之处,都是把终端信号转化为适配传输介质的信号,借助传输介质特性实现快速传输。
二者区别在于,光纤网络需通过光电转换器,将电信号进一步转换为光信号;而同轴电缆则直接传输网卡输出的电信号。
当然,在细节之处,光纤网络和电缆网络还是有不少区别的,像是编码算法,因为光纤网络天然有更高的带宽,一般会采用比电缆网络信息密度更高的算法,不过这些都是在通信网络稳定之后才需要考虑的事情了。
光纤通信流程分数据发送与数据接收两个阶段。
发送阶段用户在计算机上操作,产生数据,比如编辑文档,这些数据在计算机内部以二进制数字信号形式存在。
计算机的操作系统与应用程序对数据进行处理、封装,添加上源地址、目的地址等网络协议信息,形成数据包。
数据包从计算机传至网卡,网卡中的编码器对数字信号编码,将原始数字信号转换为更利于传输的码型,便于接收端精准恢复数据、实现时钟同步。编码后的数字信号经网卡中的驱动器,转换为电信号。
光电转换器中的光发射器接收来自网卡的电信号,其内部光源,如激光二极管(LD)或发光二极管(LED),将电信号转换为光信号。长距离、高速率的光纤通信,通常采用 LD;短距离、低速率通信,则多用 LED。
光信号通过光纤连接器耦合至光纤,在光纤内以全反射方式传输。
要是传输距离过长,光信号会因光纤损耗等因素衰减,此时,光放大器或光中继器便会对光信号进行放大、处理,补偿信号损耗,恢复信号强度与质量,确保光信号能持续可靠传输。
在需要把光信号分配到多条路径,或者将多个光信号合并为一个信号时,就会用到光分路器或光耦合器。
到了接收阶段,接收端光电转换器中的光电探测器,如光电二极管(PIN)或雪崩光电二极管(APD),接收光纤传来的光信号,利用光电效应将其转换为电信号。
解调器对光电转换后的电信号解调,去除调制信息,恢复出编码后的数字信号。解码器再对编码信号解码,还原为原始数字信号。
解码后的数字信号传输至计算机的网络接口卡,随后进入计算机内部。
计算机的操作系统和应用程序对数据进一步处理,像在屏幕上显示数据、存储到硬盘,或是进行其他相关操作。