光纤传输技术（光纤传输技术实验报告）

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监控系统中的信号分为三种类型：图像、音频和数据。如何对这三种信号进行有效控制，需要考虑的因素之一就是传输问题。在光纤应用之前，铜缆因其成本低廉而被广泛使用（但光纤传输长距离传输的成本低于铜缆传输）。然而，铜缆传输越来越暴露出传输距离短等缺点。具有保密性差、易受电磁干扰、维护成本高等特点。光纤出现后，光纤通信的应用迅速发展，成为长距离/短距离传输的首选（距离超过500/800 米）。可以预见，当光纤的成本进一步降低时，光纤必将在大量应用中取代铜缆。

光纤监控系统的传输根据信号传输的方式大致可以分为两种方式：一种是模拟光纤传输，另一种是数字光纤传输。目前，模拟光纤传输因其成熟的技术保障而得到广泛应用。常用的模拟光纤传输大致可分为以下几类：VIDEO、DATA、AUDIO、VIDEO+DATA、VIDEO+AUDIO、VIDEO+DATA+AUDIO等。

本文主要讨论模拟光纤传输的技术、流程、设备类型、视频信号几个重要参数的术语解释、测试问题以及设计方案中应考虑的安全性、有效维护保障、成本等因素（设备的选择）。

1、光纤传输设备技术与工艺

(1)传统模拟光模块采用两种技术：FM和AM。早期，各大公司的光纤传输设备大多采用AM技术。随着时间的推移，FM技术已经成为市场的主流。表1定性比较了AM和FM的特性：

从表1的比较可以看出，FM技术比AM技术更可靠：抗干扰能力强，保真度高，在线性形状好的介质中传输，对非线性失真要求低，可以大大提高光接收机的性能。灵敏度。

(2)早期光纤传输设备采用的焊接工艺是插拔式。插焊工艺有其固有的缺点，如板间电磁干扰大、设备功耗高、产品体积大等，对传输系统产生负面影响。由于板卡之间的电磁干扰较大，引入系统的噪声也较大，从而影响系统的信噪比和系统的视频指标。如今的产品大多采用SMT技术，减少了电磁噪声对系统的影响，更能体现设计意图。

2、光纤传输设备的类型

光纤传输设备的传输方式可以简单分为：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。

(1)多模光纤传输设备采用的光器件是LED，通常分为两种波长：850nm和1300nm。根据输出功率可分为普通LED和增强型LED——ELED。用于多模光纤传输的光纤有两种类型：62.5mm和50mm。

在多模光纤上传输时，决定传输距离的主要因素是光纤的带宽和LED的工作波长。例如，采用工作波长为1300nm的LED，光纤为50微米，传输带宽为400MHzkm，链路衰减为0.7dB/km，基带传输频率F为150MHz，对于光纤输出功率为-18dBm，接收灵敏度为-25dBm的光纤传输系统，最大链路损耗为7dB，则可计算： ST连接器损耗：2dB（两个ST连接器）

光损耗裕度：2

则理论传输距离为：

L=(7dB-2dB-2dB)/0.7dB/km=4.2km

L为传输距离，根据光纤带宽计算：

L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km

其中，B为光纤带宽，F为基带传输频率。那么实际传输测试时，L2.6km。可见，决定传输距离的主要因素是多模光纤的带宽。

(2)单模传输设备采用的光器件是LD，通常分为两种波长：850nm和1300nm。根据输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布式反馈光器件）。单模光纤传输最常用的光纤是G.652，其线径为9微米。

当波长为1310nm的光在G.652光纤上传输时，衰减系数决定了其传输距离的极限；因为在1310nm波长处，光纤的材料色散和结构色散相互抵消，总色散为0，而在1310nm波长处略有差异。光信号的幅度可以实现宽带传输。

波长1550nm的光在G.652光纤上传输时衰减系数很小。单纯考虑衰减因素，相同光功率下，波长1550nm的光传输距离大于波长1310nm的光传输距离。然而，实际情况并非如此。单模光纤带宽B与色散因子D的关系为：

B=132.5/(Dl*D*L)GHz

其中L是光纤的长度，Dl是谱线宽度。对于波长为1550nm的光，色散因子为20ps/(nm.km)，如表3所示。假设光谱宽度等于1nm，传输距离L=50公里，则有：

B=132.5/(D*L)GHz=132.5MHz

也就是说，对于模拟波形，使用波长为1550nm的光，当传输距离为50公里时，传输带宽已经小于132.5MHz。如果基带传输频率F为150MHz，那么传输距离已经小于50km。而且，在实际应用中，光源的光谱线宽往往大于1nm。

从上式可以看出，波长为1550nm的光在G.652光纤上传输时，决定传输距离限制的主要因素是色散因子。