【正文】 世界成纜光纖市場銷售量 年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2022 2022 光纖銷售總長度/104 km 1810 2300 2900 3470 4070 4730 5580 6570 表 世界市場單模光纖平均價格 年份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2022 2022 價格/($ 通信系統(tǒng)的傳輸容量取決于對載波調制的頻帶寬度 ， 載波頻率越高 ， 頻帶寬度越寬 。 雖然光波和電波都是電磁波 ， 但是頻率差別很大 。 由于光源和光纖特性的限制 ， 目前 ， 光強度調制的帶寬一般只有 20 GHz， 因此還有 3個數量級以上的帶寬潛力可以挖掘 。 光纖是由絕緣的石英 (SiO2)材料制成的 ， 通過提高材料純度和改進制造工藝 ， 可以在寬波長范圍內獲得很小的損耗 。 1. 容許頻帶很寬 ， 光纖通信系統(tǒng)的容許頻帶 (帶寬 )取決于光源的調制特性 、 調制方式和光纖的色散特性 。 另一方面 ， 可以采用多種復用技術來增加傳輸容量 。 另一方面 ， 減小光源譜線寬度和采用外調制方式 ， 為了與同軸電纜通信和微波無線電通信比較 ， 表 實現的單一波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量和中繼距離 。 WDM最高水平為 132個信道 ， 傳輸容量為 20 Gb/s 132=2640 Gb/s， 相當于 120 km的距離傳輸了 108條話路 。 WDM 最 高 水 平 為 132 個信道 ， 傳 輸 容 量 為 20 Gb/s 132=2640 Gb/s， 相當于 120 km的距離傳輸了 108條話路 。 采用光纖放大器 、 色散補償光纖 ， 中繼距離還可增加 ， 見表 。 即使做成光纜 ， 在芯數相同的條件下 ， 其重量還是比電纜輕得多 ， 體積也小得多 。T NEC TDM 160 20 20 200 103 106 50 140 NTT NTT 法 Tel 單通道 環(huán)測 傳輸容量大 、 傳輸誤碼率低 、 中繼距離長的優(yōu)點 ， 使光纖通信系統(tǒng)不僅適合于長途干線網而且適合于接入網的使用 ， 這也是降低每公里話路的系統(tǒng)造價的主要原因 。 通信設備的重量和體積對許多領域特別是軍事 、 航空和宇宙飛船等方面的應用 ， 具有特別重要的意義 。m1) 重量比 1 15 1 11 26 直徑 /mm 截面積比 21 1 47 5 21 1 65 此外 ， 利用光纜體積小的特點 ， 在市話中繼線中成功地解決了地下管道擁擠問題 。 5. 泄漏小 ， 在光纖中傳輸的光泄漏非常微弱 ， 即使在彎曲地段也無法竊聽 。 所以 ， 推廣光纖通信 ， 有利于地球資源的合理使用 。 由圖 ， 隨著傳輸容量的增加 ， 由于采用了新的傳輸媒質 ， 使得相對造價直線下降 。 光纖通信的各種應用可概括如下： ① 通信網 ， 包括全球通信網 (如橫跨大西洋和太平洋的海底光纜和跨越歐亞大陸的洲際光纜干線 )、 各國的公共電信網(如我國的國家一級干線 、 各省二級干線和縣以下的支線 )、 各種專用通信網 (如電力 、 鐵道 、 國防等部門通信 、 指揮 、 調度 、 監(jiān)控的光纜系統(tǒng) )、 特殊通信手段 (如石油 、 化工 、 煤礦等部門易燃易爆環(huán)境下使用的光纜 ， 以及飛機 、 軍艦 、 潛艇 、 導彈和宇宙飛船內部的光纜系統(tǒng) )。 光纖通信系統(tǒng)可以傳輸數字信號 ， 也可以傳輸模擬信號 。 圖 光纖通信系統(tǒng)的基本組成 (單向傳輸 ) 信息源電發(fā)射機光發(fā)射機光接收機電接收機信息宿基本光 纖傳輸系統(tǒng)光纖線 路接 收發(fā) 射電信號輸入光信號輸出光信號輸入電信號輸出 如圖 ， 信息源把用戶信息轉換為原始電信號 ， 這種信號稱為基帶信號 。 一路話音轉換成傳輸速率為 64 kb/s的數字信號 ， 然后用數字復接器把 24路或 30路 PCM信號組合成 Mb/s或 Mb/s的一次群甚至高次群的數字系列 ， 后輸入光發(fā)射機 。 在這個過程中 ， 受調制的 RF電波稱為副載波 ， 這種采用頻分復用的多路電視傳輸技術 ， 稱為副載波復用 (SCM)。 在整個通信系統(tǒng)中 ， 在光發(fā)射機之前和光接收機之后的電信號段 ， 光纖通信所用的技術和設備與電纜通信相同 ， 不同的只是由光發(fā)射機 、 光纖線路和光接收機所組成的基本光纖傳輸系統(tǒng)代替了電纜傳輸 。 1. 光發(fā)射機的功能是把輸入電信號轉換為光信號 ， 并用耦合技術把光信號最大限度地注入光纖線路 。 有些場合也使用固體激光器 ， 例如大功率的摻釹釔鋁石榴石 (Nd: YAG)激光器 。 這種方案技術簡單 ， 成本較低 ， 容易實現 ， 但調制速率受激光器的頻率特性所限制 。 外調制的優(yōu)點是調制速率高 ， 缺點是技術復雜 ， 成本較高 ， 因此只有在大容量的波分復用和相干光通信系統(tǒng)中使用 。 光纖線路由光纖 、 光纖接頭和光纖連接器組成 。 對光纖的基本要求是損耗和色散這兩個傳輸特性參數都盡可能地小 ， 而且有足夠好的機械特性和環(huán)境特性 ， 例如 ， 在不可避免的應力作用下和環(huán)境溫度改變時 ， 保持傳輸特性穩(wěn)定 。 石英光纖在近紅外波段 ， 除雜質吸收峰外 ， 其損耗隨波長的增加而減小 ， 在 μm、 μm和 μm有三個損耗很小的波長 “ 窗口 ” 。 通過光纖設計 ， 可以使零色散波長移到 μm， 實現損耗和色散都最小的色散移位單模光纖；或者設計在 μm和 μm之間色散變化不大的色散平坦單模光纖 ， 等等 。 光纖是光纖通信的基礎 ， 光纖的技術進步 ， 有力地推動著光纖通信向前發(fā)展 。 目前廣泛使用的光檢測器有兩種類型： 在半導體 PN結中加入本征層的 PIN光電二極管 (PIN PD)和雪崩光電二極管 (APD)。 這種檢測方式設備簡單 、 經濟實用 ， 是當前光纖通信系統(tǒng)普遍采用的方式 。 外調制 —外差檢測方式雖然技術復雜 ， 但是傳輸速率和接收靈敏度很高 ， 是很有發(fā)展前途的通信方式 。 所以靈敏度也是反映光纖通信系統(tǒng)質量的重要指標 。20 世紀 70年代光纖通信的應用和 80年代計算機的普及 ， 為數字通信的發(fā)展創(chuàng)造了極其有利的條件 。 數字光纖通信采用二進制信號 ， 信息不包含在脈沖波形中 ， 而由脈沖的 “ 有 ” 和“ 無 ” 表示 。 ③ 適用各種業(yè)務的傳輸 ， 靈活性大 。 只要精心設計加密方案和密鑰序列并經常更換密鑰 ， 便可達到很高的保密強度 。 數字通信系統(tǒng)的許多優(yōu)點是以犧牲頻帶為代價得到的 ， 然而光纖通信的頻帶很寬 ， 完全能夠克服數字通信的缺點 。 另一方面 ， 由于電視的數字化傳輸 ， 要求較復雜的技術 ， 特別是當今社會對電視頻道數目的要求日益增多 ， 要傳輸幾十甚至上百路電視 ， 需要極復雜的編碼和解碼技術 ， 設備價格昂貴 ， 因此目前還不能普遍使用 。 但是 ， 世界各國模擬電視信號對無線廣播載波的調制 ， 采用的都是單邊帶調幅 (VSB AM)， 所以用于電視分配網的光纖傳輸系統(tǒng)要采用 VSB AM/SCM方式 ， 以便和傳輸到家用電視機的同軸電纜相兼容 ， 組成光纖 /同軸混合 (HFC)系統(tǒng) 。