光纤通信的详解

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浅谈光纤

光纤是是光导纤维的简称，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。
1、光纤的结构
光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。
2. 光纤数值孔径
入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。
3. 光纤的分类

分类依据	类别
工作波长	紫外光纤、可观光纤、近红外光纤、红外光纤(0.85μm、1.3μm、1.55μm)
折射率分布	阶跃（SI）型光纤、近阶跃型光纤、渐变(GI)型光纤、其它(如三角型/W型/凹陷型等)
传输模式	单模光纤[SMF]（含偏振保持光纤、非偏振保持光纤）、多模光纤[MMF]
原材料	石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤(如塑料包层/液体纤芯等)、红外材料等
制造方法	预塑有汽相轴向沉积（VAD）、化学汽相沉积（CVD）等，拉丝法有管律法（Rod intube）和双坩锅法等

国际电信联盟(ITU-T)制定了统一的光纤标准(G 标准)，按照ITU-T 关于光纤的建议，可以将光纤按如下分类。

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名称	特性与功能
G.651	50/125μm 多模渐变型折射率光纤
G.652	非色散位移光纤(波长1310nm性能**光纤)；属于常规单模光纤，多用于室内单模光缆
G.653	色散位移光纤DSF；属于单模光纤，适用于点对点的长距离、高速率的单通道系统
G.654	截止波长位移光纤(波长1550nm性能**单模光纤)；适用于传输距离很长且不能插入有源器件对衰减要求特别高的无中继海底光缆通信系统
G.655	非零色散位移光纤；属于单模光纤

浅谈光缆

光缆由加强芯和缆芯、护套和外护层3部分组成。
缆芯结构有单芯型和多芯型两种：单芯型有充实型和管束型两种；多芯型有带状和单位式两种。外护层有金属铠装和非铠装两种。在这里插入图片描述第一部分与第二部分之间：加强件（加强芯）的代号加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件：无符号-金属加强构件；G-金属重型加强构件；F-非金属加强构件；H-非金属重型加强构件。

光纤的通信设计

光纤通信属于串行传输方式；通常在FPGA设计中，高速数据大多采用并行输出方式，要将并行输出的数据采用光纤进行传输来实现通信，那么必须要提到并串转换技术了。下图是FPGA通过光纤进行数据通信的总体框架图。在这里插入图片描述 1、Xilinx GTP串行高速收发器的结构
Xilinx 以 Quad 来对串行高速收发器进行分组，四个串行高速收发器和一个COMMOM（QPLL）组成一个 Quad，每一个串行高速收发器称为一个 Channel(通道)，任何通道内发送端和接收端功能是相互独立的，均由 PMA(Physical Media Attachment，物理媒介适配层)和 PCS(Physical Coding Sublayer，物理编码子层)两个子层组成。其中 PMA 子层包含高速串并转换(Serdes)、预/后加重、接收均衡、时钟发生器及时钟恢复等电路；PCS 子层包含8B/10B 编解码、缓冲区、通道绑定和时钟修正等电路。
通道逻辑电路如下图所示：
在这里插入图片描述 2、Xilinx GTP串行高速收发IP核的应用

浅谈光纤

浅谈光缆

光纤的通信设计

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