短距離塑料光纖通信系統(tǒng)

與電纜相比，作為傳輸介質(zhì)，光纖具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是普通通信用的石英光纖連接難度大、成本昂貴、安裝維護(hù)費(fèi)用高，不能廣泛應(yīng)用于短距離數(shù)據(jù)通信或桌面數(shù)據(jù)連接。塑料光纖不但具有光纖的優(yōu)點(diǎn)，而且其直徑一般在0.3～3mm，大的直徑宜于連接，光的耦合效率也較高，同時還兼有柔軟、抗彎曲、耐震動、抗輻射、價格便宜、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，可在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石英光纖及銅纜。因此塑料光纖通信系統(tǒng)非常適合于短距離（100m左右）、中小容量（幾Kb/s至100Mb/s）、低成本（幾十元）的桌面數(shù)據(jù)連接，以及設(shè)備之間、設(shè)備內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)連接。

塑料光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)勢
采用塑料光纖通信系統(tǒng)取代電纜連接后，將會在以下幾個方面提高設(shè)備的性能。

● 提高設(shè)備的抗電磁干擾和抗核輻射能力。

● 無串?dāng)_。使用光纜來傳輸信號，各路信號之間不會產(chǎn)生串?dāng)_。

● 減輕系統(tǒng)的重量。1500m直徑1mm的塑料光纖的重量只有不到2kg。

● 抗雷擊能力強(qiáng)。無金屬的光纜本身是很好的絕緣體，即使暴露在室外，也不會引來雷電擊壞設(shè)備。

塑料光纖通信的系統(tǒng)描述
塑料光纖通信系統(tǒng)的基本組成為：光發(fā)送器、光接收器、塑料光纖及一些無源器件。光發(fā)送器將電信號（如TTL電平的信號）轉(zhuǎn)化為光信號，光信號被耦合到塑料光纖中，通過塑料光纖傳輸?shù)焦饨邮掌?，光接收器將光信號還原為電信號（如TTL電平的信號）。

塑料光纖通信系統(tǒng)側(cè)重于短距離通信，低成本、簡單易操作、高可靠性，因此在具體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，完全不同于石英光纖通信系統(tǒng)。

1 塑料光纖通信收發(fā)器
塑料光纖收通信發(fā)器是塑料光纖通信系統(tǒng)中核心部分，包含光發(fā)送器和光接收器。

圖1是光發(fā)送器結(jié)構(gòu)示意圖，發(fā)光二極管（LED）是普通顯示用的高亮度表面貼裝發(fā)光二極管，驅(qū)動電流小于20mA，中心波長590nm（橙黃色光）。之所以選取590nm的發(fā)光二極管，是因?yàn)檫@種波長的發(fā)光二極管很廉價，而且在590nm波長處，塑料光纖的損耗值相對較低。發(fā)光二極管芯片尺寸選擇在1.0mm×1.0mm左右，與塑料光纖的直徑相當(dāng)，容易將光信號耦合進(jìn)入塑料光纖中。

圖1是光發(fā)送器結(jié)構(gòu)示意圖

將外部輸入的TTL電平信號進(jìn)行FSK調(diào)頻，把TTL電平信號轉(zhuǎn)換成更適合塑料光纖傳輸?shù)妮d波信號驅(qū)動LED發(fā)光。發(fā)光二極管（LED）輸出的光信號直接耦合進(jìn)入直徑為1.0mm的玻璃棒，通過玻璃棒，再耦合進(jìn)入直徑為1.0mm的塑料光纖中。

圖2是光接收器結(jié)構(gòu)示意圖，光探測器探測到光信號并產(chǎn)生感應(yīng)電流，后經(jīng)放大模塊兩級放大，輸入到FSK解調(diào)模塊由觸發(fā)器進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)出的信號仍含有高頻干擾，經(jīng)濾波器模塊進(jìn)行濾波后，再由判決模塊進(jìn)行判決，即可還原成輸入的TTL信號。

圖2 光接收器結(jié)構(gòu)示意圖

以上兩種塑料光纖收發(fā)器方案均是針對點(diǎn)對點(diǎn)連接應(yīng)用的?？偩€型塑料光纖通信系統(tǒng)的收發(fā)器應(yīng)該是總線型的，在光電轉(zhuǎn)換上，總線型塑料光纖通信收發(fā)器和點(diǎn)對點(diǎn)型的塑料光纖通信收發(fā)器相同，但總線型塑料光纖通信收發(fā)器是半雙工方式工作的，它只有一個光信號輸入輸出端口，或者說它只有一個凹頭塑料光纖活動連接器，此時，該凹頭塑料光纖活動連接器中，與LED和Si-PIN相接的玻璃棒的端面不是垂直方式，而是45°斜面方式，這樣光束可以一分為二，一路到Si-PIN，一路到LED。圖3為總線型塑料光纖通信收發(fā)器示意圖。

圖3 總線型塑料光纖通信收發(fā)器