光纖光纜通信fs的關(guān)鍵技術(shù)之尋找大氣傳輸中的低損耗窗口
光纖光纜通知fs的關(guān)鍵技術(shù)
FSO本來(lái)是一種歷史悠久的通信技術(shù),但是因?yàn)榇髿鈱?duì)光信號(hào)的衰減很大,而且也很不
穩(wěn)定,不容易建設(shè)衰減較小、性能穩(wěn)定的光通道。現(xiàn)在要建設(shè)FSO的光城域網(wǎng),必須解決相
關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。
(1)尋找大氣傳輸中的低損耗窗口
光在大氣中傳輸時(shí),其能量會(huì)因?yàn)槲蘸蜕⑸涠鴾p少。根據(jù)觀察,光在大氣中傳輸遭受
到的吸收與散射損耗比普通微波要大得多。例如,在每小時(shí)降雨量為100mm的暴雨中,
6Hz微波的損耗系數(shù)約0.5dB/km,對(duì)0.83μm激光的衰減可達(dá)100dB/km以上。
設(shè)發(fā)射點(diǎn)的光功率為P(A),傳輸距離x后的光功率為
P()=P.()E-L() +(A) )=P.()e-a()
則大氣的透射率為
T(A)=Po()式中,(A)是大氣的吸收系數(shù),y(A)是大氣的散射系,a()=()+y(A)是大氣的衰減系數(shù),它們都隨傳輸光波長(zhǎng)的改變而變化。觀察太陽(yáng)光被大氣的吸收情況發(fā)現(xiàn),波長(zhǎng)小于0.3m的紫外光幾乎完全被大氣中的氮?dú)夂脱鯕馔耆?/span>,波長(zhǎng)大于20μm的遠(yuǎn)紅外光則幾乎完全被大氣中的水汽完全吸收。即使是位于0.3~20m之間的光,也還有許多波長(zhǎng)被CO2、水汽、CH4等物質(zhì)強(qiáng)烈吸收。只有0.85、1.0m和1.5~1.6μm等幾個(gè)波段的吸收極小,幾乎可以忽略,這些波段可以稱為大氣光傳輸?shù)膸讉€(gè)窗口。這時(shí)光在大氣中傳輸?shù)膿p耗主要是由于散射引起,特別是米氏散射。研究表明,在低層大氣層中水平傳輸光的衰減主要是米氏散射,大氣的吸收和與波長(zhǎng)的四次方成反比的瑞利散射都可忽略。這時(shí)光的衰減系數(shù)(用dB/km作單位)可以用與能見(jiàn)度V有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式
16.995(入9 a=.(0.550來(lái)表示。其中,能見(jiàn)度V是正常人在白日水平天空背景下可分辨足夠大的絕對(duì)黑體的最遠(yuǎn)距離,也就是光功率衰減到初始光功率的2%的距離,單位是km;波長(zhǎng)A的單位是μm;q與大氣中微粒的尺寸和能見(jiàn)度有關(guān),一般可以如下取值:
1.6-
---V>50km
1.3--
--6km
q={0.16V+0.34--
--1km<<6km
V-0.5-
--0.5km
0--
--V<0.5km
例如,能見(jiàn)度為10km時(shí),q=1.3,采用0.85μm光波時(shí),帶上式得
a16.9950.85=0.965dB/km
-1.3
100.550
與表8-1實(shí)際測(cè)得的衰減系數(shù)基本相同。
非常晴朗
50~20km
FSO光源的選取,首先應(yīng)考慮工作波長(zhǎng)。一方面要考慮大氣吸收、散射造成光信馬的
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