光纖光纜通信fs的關鍵技術之尋找大氣傳輸中的低損耗窗口
光纖光纜通知fs的關鍵技術
FSO本來是一種歷史悠久的通信技術,但是因為大氣對光信號的衰減很大,而且也很不
穩定,不容易建設衰減較小、性能穩定的光通道。現在要建設FSO的光城域網,必須解決相
關的技術問題。
(1)尋找大氣傳輸中的低損耗窗口
光在大氣中傳輸時,其能量會因為吸收和散射而減少。根據觀察,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,在每小時降雨量為100mm的暴雨中,
6Hz微波的損耗系數約0.5dB/km,對0.83μm激光的衰減可達100dB/km以上。
設發射點的光功率為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,y(A)是大氣的散射系,a()=()+y(A)是大氣的衰減系數,它們都隨傳輸光波長的改變而變化。觀察太陽光被大氣的吸收情況發現,波長小于0.3m的紫外光幾乎完全被大氣中的氮氣和氧氣完全吸收,波長大于20μm的遠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,也還有許多波長被CO2、水汽、CH4等物質強烈吸收。只有0.85、1.0m和1.5~1.6μm等幾個波段的吸收極小,幾乎可以忽略,這些波段可以稱為大氣光傳輸的幾個窗口。這時光在大氣中傳輸的損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的四次方成反比的瑞利散射都可忽略。這時光的衰減系數(用dB/km作單位)可以用與能見度V有關的經驗公式
16.995(入9 a=.(0.550來表示。其中,能見度V是正常人在白日水平天空背景下可分辨足夠大的絕對黑體的最遠距離,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A的單位是μm;q與大氣中微粒的尺寸和能見度有關,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,能見度為10km時,q=1.3,采用0.85μm光波時,帶上式得
a16.9950.85=0.965dB/km
-1.3
100.550
與表8-1實際測得的衰減系數基本相同。
非常晴朗
50~20km
FSO光源的選取,首先應考慮工作波長。一方面要考慮大氣吸收、散射造成光信馬的
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