The progress of optical fiber USB communication products
武汉波仕电子有限公司 2010-8
提起USB光纤产品，也许应用最普遍的是USB光纤声卡，但是这种娱乐产品不属于本文介绍的范围，所以本文的名称界定为USB光纤通信产品，特别是用于工业通信的产品。本文以波仕电子的系列USB光纤通信产品为例，介绍了如何将USB接口与光纤通信技术进行有机的技术结合，创造出一批全新的产品。
现在USB接口已经开始逐步取代传统的PS/2鼠标口、PS/2键盘口、CENTRONICS打印口、RS-232串口等。USB将是未来重要的PC机工业通信接口之一，用于实现工业通信以及存储、编程等。USB标准也历经了从USB1.0低速1.5M、到USB2.0全速12M、再到USB2.0高速480M的发展过程。虽然现在正在出现所谓USB3.0，但是由于不兼容于USB2.0标准，而且实际性能表现也远没有号称的5G，所以未来前景并不明朗。
英籍华裔学者高锟1966年发表论文指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光纤通信的基础，并于2009年因此而获得了诺贝尔物理学奖。高锟大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，使光纤的损耗从1000db/Km降低到20db/Km就能用于通信。1970年美国康宁玻璃公司终于制成了世界上第一根20db/Km低损耗的石英光纤。1976年，在武汉的邮科院拉出了中国第一根实用光纤。1970年代同时作为光纤通信用的光源----激光也取得了实质性的进展。1981年出现半导体的激光器。此后，光纤通信技术不断发展：光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85um发展到1.31和1.55um。另一方面，随着技术的进步和大规模产业的形成，光纤价格不断下降，应用范围不断扩大。目前光纤不仅已成为信息宽带的主要媒质，而且也广泛应用于工业通信。
USB光纤通信产品是将USB接口与光纤通信技术进行有机结合的成果，是典型的光电子产品。在使用上与直接接USB电接口时是一样的，但是却具有光纤传输距离远、抗电磁干扰等优点，特别适合工业通信的场合。
第一代产品 USB/串口光纤转换器
图1 波仕电子的型号为OPTU232L1的USB/串口光纤转换器
第一代USB串口通信产品的型号是波仕电子的OPTU232L1（多模）和OPTU232SL1（单模）（如图1）。直接从USB口转换出一对光纤收发头用于传输串口信号，而且无须供电。波仕OPTU232L1和OPTU232SL1（单模）微型USB/串口光纤转换器具有超小的专利外形(80*23*47mm)、可以虚拟成为本地COM串口、无须修改已有的串口通信软件。驱动程序同波仕USB232转换器。由于OPTU232L1传输的还是串口信号，所以必须成对使用或者与波仕的串口/光纤转换器配对使用。由于采用光纤作为通信传输介质，具有高隔离电压、防电磁干扰、传输距离远等优点。
波仕电子发明和首创了USB/串口光纤转换器、同时也是世界上唯一的USB/串口光纤转换器。OPTU232L1被评为2007年度中国十大创新通讯产品 。OPTU232SL1的传输介质为单模光纤、OPTU232L1的传输介质为多模光纤，但是外形和驱动程序是完全一样的。
第二代产品 微型USB/以太网光纤收发器
图2 图3
波仕电子的USB以太网光纤收发器可以将USB转换为符合IEEE802.3u以太网标准的100Base-FX光纤进行传输，将传统的RJ-45口改为了USB口。波仕电子的USB以太网光纤收发器也可以由一个USB/以太网卡（图2）加一个微型以太网光纤收发器OPET100L（图3）组成，实现从USB转换出一对光纤收发头进行远程传输。由于产品实现遵守以太网标准的光纤传输，所以即可以成对使用、也可以与其他符合100Base-FX标准的以太网光口通信。
波仕电子创造了世界上最小的以太网光纤收发器OPET100L (外形74*23*47mm)、无需驱动程序、单模和多模通用、单纤双纤可选、没有任何跳线开关设置。微型以太网光纤收发器的功能与常见的用于网络通信的以太网光纤收发器是一样的，可以将IEEE802.3u标准的10/100M以太网电缆转换成为100Base-FX光纤进行传输。
现在的计算机都带有USB口或者RJ-45以太网口，以太网光纤通信都需要计算机具有以太网光口。微型USB以太网光纤收发器就是将目前已经有的USB口转换为以太网光口的装置，而且由于体积小巧所以适合放置在办公桌面上的、将主导未来的光纤到桌面市场。
第三代产品 USB2.0光纤延长器
图4：ST头OPT-USB产品外形
波仕电子发明了USB光纤延长器（图4）。在USB3.0标准还在为能否和如何支持USB光纤传输争论不休的时候，波仕电子的OPT-USB已经可以将USB2.0信号通过光纤延长最远40Km，在远端复现一个USB口。OPT-USB成对使用，无需驱动程序、支持USB2.0全速（12M）速率,兼容USB2.0高速（480M）。由于USB信号的时序、幅值、方向、速率、规约都及其复杂，所以实现USB信号的光纤传输也是非常复杂的技术，这基本上代表了USB光纤通信的最高水准。波仕电子经过多年的研究，开发出这一具有国际领先水准的产品，并且已经获得发明专利ZL02284434《一种通过光纤传输USB信号的电路》。
成对使用的OPT-USB型的光纤延长器分为远端D型（接设备）和近端C型（接计算机）。远端D型的USB口为2个A型USB座，其中任何一个A型USB座接USB设备、另外一个A型USB座接外部5V电源。近端C型的USB口为B型USB座，通过USB线接到计算机的USB口，无需供电。远端D型与近端C型产品外形上是一样的。远端D型与近端C型之间用3根光纤相连，注意这3个光口按照位置一一对应连接（如图5）。连接好后，OPT-USB的使用非常简单，与一根普通的USB延长线的使用是一样的。由于OPT-USB中间经过了光纤的远程传输，所以具有传输距离远、抗电磁干扰等特点。OPT-USB支持用USB-HUB扩展USB口，从而接USB低速设备（如鼠标）或者多个USB设备。OPT-USB特别适合需要远程传输的USB设备，比如USB摄像头、USB数据采集、USB串口转换器、USB存储设备等。因为OPT-USB的使用与USB延长线是一样的，所以是不需要驱动程序的。OPT-USB仅仅是一个透明的物理传输，与计算机操作系统无关。
图5 OPT-USB的典型应用
