塑料光纤传输和通信系统的优势和应用分析

与电缆相比，作为传输介质，光纤具有很多优点，但是普通通信用的石英光纤连接难度大、成本昂贵、安装维护费用高，不能广泛应用于短距离数据通信或桌面数据连接。塑料光纤不但具有光纤的优点，而且其直径一般在0.3～3mm，大的直径宜于连接，光的耦合效率也较高，同时还兼有柔软、抗弯曲、耐震动、抗辐射、价格便宜、施工方便等优点，可在一定程度上代替传统的石英光纤及铜缆。因此塑料光纤通信系统非常适合于短距离(100m左右)、中小容量(几Kb/s至100Mb/s)、低成本(几十元)的桌面数据连接，以及设备之间、设备内部总线的数据连接。

塑料光纤传输系统的优势

采用塑料光纤通信系统取代电缆连接后，将会在以下几个方面提高设备的性能。

● 提高设备的抗电磁干扰和抗核辐射能力。

● 无串扰。使用光缆来传输信号，各路信号之间不会产生串扰。

● 减轻系统的重量。1500m直径1mm的塑料光纤的重量只有不到2kg。

● 抗雷击能力强。无金属的光缆本身是很好的绝缘体，即使暴露在室外，也不会引来雷电击坏设备。

塑料光纤通信的系统描述

塑料光纤通信系统的基本组成为：光发送器、光接收器、塑料光纤及一些无源器件。光发送器将电信号(如TTL电平的信号)转化为光信号，光信号被耦合到塑料光纤中，通过塑料光纤传输到光接收器，光接收器将光信号还原为电信号(如TTL电平的信号)。

塑料光纤通信系统侧重于短距离通信，低成本、简单易操作、高可靠性，因此在具体系统实现上，完全不同于石英光纤通信系统。

1 塑料光纤通信收发器

塑料光纤收通信发器是塑料光纤通信系统中核心部分，包含光发送器和光接收器。

图1是光发送器结构示意图，发光二极管(LED)是普通显示用的高亮度表面贴装发光二极管，驱动电流小于20mA，中心波长590nm(橙$光)。之所以选取590nm的发光二极管，是因为这种波长的发光二极管很廉价，而且在590nm波长处，塑料光纤的损耗值相对较低。发光二极管芯片尺寸选择在1.0mm×1.0mm左右，与塑料光纤的直径相当，容易将光信号耦合进入塑料光纤中。

图1是光发送器结构示意图

将外部输入的TTL电平信号进行FSK调频，把TTL电平信号转换成更适合塑料光纤传输的载波信号驱动LED发光。发光二极管(LED)输出的光信号直接耦合进入直径为1.0mm的玻璃棒，通过玻璃棒，再耦合进入直径为1.0mm的塑料光纤中。

图2是光接收器结构示意图，光探测器探测到光信号并产生感应电流，后经放大模块两级放大，输入到FSK解调模块由触发器进行解调。解调出的信号仍含有高频干扰，经滤波器模块进行滤波后，再由判决模块进行判决，即可还原成输入的TTL信号。

图2 光接收器结构示意图

以上两种塑料光纤收发器方案均是针对点对点连接应用的。总线型塑料光纤通信系统的收发器应该是总线型的，在光电转换上，总线型塑料光纤通信收发器和点对点型的塑料光纤通信收发器相同，但总线型塑料光纤通信收发器是半双工方式工作的，它只有一个光信号输入输出端口，或者说它只有一个凹头塑料光纤活动连接器，此时，该凹头塑料光纤活动连接器中，与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，这样光束可以一分为二，一路到Si-PIN，一路到LED。图3为总线型塑料光纤通信收发器示意图。