光纖通信技術

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更新時間: 2013-09-04

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光纖通信技術。光作為一種通訊信號自古就有。古代烽火台上燃起的煙火就是一種非常原始的光通訊方式。雖然人類社會的文明程度和科學技術得到了很大的提高,但是這種簡單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用,例如紅黃綠交通信號燈。現代人類已經進入了信息社會,人們對通信的要求變得非常強烈。既然金屬導線可以傳輸電信號,那麼,玻璃是否可以傳輸光信號呢?因此,科學家們20世紀60年代便開始了光通信的研究和探索之路。

  光作為一種通訊信號自古就有。古代烽火台上燃起的煙火就是一種非常原始的光通訊方式。雖然人類社會的文明程度和科學技術得到了很大的提高,但是這種簡單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用,例如紅黃綠交通信號燈。現代人類已經進入了信息社會,人們對通信的要求變得非常強烈。既然金屬導線可以傳輸電信號,那麼,玻璃是否可以傳輸光信號呢?因此,科學家們20世紀60年代便開始了光通信的研究和探索之路。

  光纖通信技術是通過光學纖維傳輸信息的通信技術。所謂光纖就是能長距離傳輸信號的細長的圓柱形玻璃絲,它由折射較高的纖芯和折射率較低的包層組成,通常為了保護光纖,包層外還往往覆蓋一層塑料加以保護。

  在發信端,信息被轉換和處理成便於傳輸的電信號,電信號控制光源,使發出的光信號具有所要傳輸的信號的特點,從而實現信號的電——光轉換、發信端發出的光信號通過光纖傳輸出到遠方的收信端,經光電二極體等轉換成電信號,從而實現信號的光——電轉換。電信號再經過處理和轉換而恢復為原發信端相同的信息。

  光波也是電磁波,但它的頻率比電信中利用的電磁波高出幾個數量級,有極大的通信容量,所用光纖和由多根光纖組成的光纖光纜體積小,重量輕,易於運輸和施工。光纖的衰耗很低,故無中斷,通信距離很長。此外,光纖是絕緣體,不會受高壓線和雷電的電磁感應,抗核輻射的能力也強,因而在某些特殊場合,電通信受干擾不能工作而光纖通信卻能照常工作。

光纖幾乎可做得不漏光,因此保密性好,光纜中的光纖也互不干擾。當通信容量較大,距離較遠時,光纖通信系統的每話路公里的造價較電纜通信的為低。光纖通信因有這些優點而得到迅速發展。

  1880年,A·G貝爾發明了利用太陽光作為光源的通話裝置,光波在大氣中傳輸,通話距離達213米。後來改用孤光燈作為光源,延長通信距離。但光源在大氣中傳輸受到雨、霧、煙和塵土的阻抗或減弱,通信很不穩定,應用上受到很大的限制。1966年,高錕等人提示了實現低衰耗光導纖維的可能性。

  1970年,美國研製出衰耗為20分貝/公里的石英光纖和體積很小的半導體激光器。此後,光纖及激光器等部件的質量逐年迅速提高,因而以半導體激光器作為光源,以石英光纖作為光的傳輸媒介,以半導體光電二極體作為接收器件的光源通信系統迅速發展起來。

  80年代,以短波長光源和多模光纖為標誌的第一代光通信技術已很成熟,無中斷通信距離約為10公里,通信路次約為1000路,已用作市話局之間的中繼線,也用於城市間的通信系統,但中繼站較多,站距較短。以長波長光源和單模光纖為標誌的第二代光纖通信技術也已成熟,無中繼通信距離約為30公里,通信容量約為5000路,適用於長途幹線通信。全光化和光集成化的光纖通信技術正在研究之中。

  全光化指的是在中繼器中光信號直接被放大,省去了光——電轉換和電——光轉換過程。全光化的光集成化功能大大減少中斷器和光端機的體積,降低功耗和成本,提高可靠性。

  光纖不僅可以在陸地廣泛使用,而且還廣泛鋪設到大西洋、太平洋海底,這些海底光纜使得全球通信變得非常簡單快捷。現在不少發達國家已經把光纜鋪設到住宅前。為實現光纖到粉公室、光纖到家庭。為建設信息高速公路做準備。

  中國除了在公眾通信長途幹線上大力發展使用光纖外,還建立了專業光纖通信線路,許多城市的電話局中繼線也採用光纖線路。有線電視網也採用光纖傳輸電視信號到家。光纖通信作為一種現代的通信技術,由於具有其他通信介質無可比擬的優點而日益受到人們的青睞,光纖在信息高速公路的基礎設施建設中具有不可替代的作用。

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