【文章內(nèi)容簡介】 高得多 ， 而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低得多 ， 因此相對于電纜通信或微波通信 ， 光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點 。 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(diào)制特性 、 調(diào)制方式和光纖的色散特性 。 石英單模光纖在 有零色散特性 ， 通過光纖的設(shè)計 ， 還可以把零色散波長移到。 在零色散波長窗口 ， 單模光纖都具有幾十 GHz km的帶寬 。 另一方面 ， 可以采用多種復(fù)用技術(shù)來增加傳輸容量 。最簡單的是空分復(fù)用 ， 因為光纖很細(xì) ， 直徑只有 125 μm, 一根光纜可以容納幾百根光纖 ， 12 12=144根光纖的帶狀光纜早已實現(xiàn) 。 這種方法使線路傳輸容量數(shù)十成百倍地增加 。 就單根光纖而言 ， 采用波分復(fù)用 (WDM)或光頻分復(fù)用 (OFDM)是增加光纖通信系統(tǒng)傳輸容量最有效的方法 。 另一方面 ， 減小光源譜線寬度和采用外調(diào)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(xiàn)的單一波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量和中繼距離 。 目前 ， 單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般為 Gb/s和10 Gb/s。 采用外調(diào)制技術(shù) ， 傳輸速率可以達(dá)到 40 Gb/s。 波分復(fù)用 (WDM)和光時分復(fù)用 (TDM)更是極大地增加了傳輸容量 ， 見表 。 WDM最高水平為 132個信道 ， 傳輸容量為 20 Gb/s 132=2640 Gb/s， 相當(dāng)于 120 km的距離傳輸了 108條話路 。 表 光纖通信與電纜或微波通信傳輸能力的比較 通信手段 傳輸容量 (話路 )/條 中繼距離 /km 1000 km內(nèi)中繼器個數(shù) 微波無線電 960 50 20 小同軸 960 4 250 中同軸 1800 6 1600 光纜 1920 30 33 光纜 14000(1Gb/s) 84 11 光纜 6000(445MB/S) 134 7 目前 ， 單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般為 Gb/s和10 Gb/s。 采用外調(diào)制技術(shù) ， 傳輸速率可以達(dá)到 40 Gb/s。 波分復(fù)用 (WDM)和光時分復(fù)用 (TDM)更是極大地增加了傳輸容量 ， 見表 。 WDM 最高水平為 132 個信道 ， 傳 輸 容 量 為 20 Gb/s 132=2640 Gb/s， 相當(dāng)于 120 km的距離傳輸了 108條話路 。 2. 損耗很小 ， 中繼距離很長且誤碼率很小 石英光纖在 μm和 μm波長 ， 傳輸損耗分別為 dB/km和 dB/km， 甚至更低 。 因此 ， 用光纖比用同軸電纜或波導(dǎo)管的中繼距離長得多 ， 見表 。 目前 ， 采用外調(diào)制技術(shù) ， 波長為 ， 若其傳輸速率為 Gb/s， 則中繼距離可達(dá) 150 km；若其傳輸速率為 10 Gb/s， 則中繼距離可達(dá) 100 km。 采用光纖放大器 、 色散補償光纖 ， 中繼距離還可增加 ， 見表 。 而且 ， 在表 ， 傳輸?shù)恼`碼率極低 (109甚至更小 )。 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(wǎng)而且適合于接入網(wǎng)的使用 ， 這也是降低每公里話路的系統(tǒng)造價的主要原因 。 3. 重量輕 、 光纖重量很輕 ， 直徑很小 。 即使做成光纜 ， 在芯數(shù)相同的條件下 ， 其重量還是比電纜輕得多 ， 體積也小得多 。 表 給出了鋁 /聚乙烯粘結(jié)護套 (LAP)單元結(jié)構(gòu)光纜和標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的重量和截面積的比較 。 表 WDM和 TDM光纖通信試驗系統(tǒng)的傳輸能力 復(fù)用技術(shù) 傳輸容量/Gbs1 傳輸距離 /km 跨距 /km 研制單位 備注 WDM 20 17 20 132 150 120 50 ATamp。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(wǎng)而且適合于接入網(wǎng)的使用 ， 這也是降低每公里話路的系統(tǒng)造價的主要原因 。 3. 重量輕 、 光纖重量很輕 ， 直徑很小 。 即使做成光纜 ， 在芯數(shù)相同的條件下 ， 其重量還是比電纜輕得多 ， 體積也小得多 。 表 出了鋁 /聚乙烯粘結(jié)護套 (LAP)單元結(jié)構(gòu)光纜和標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的重量和截面積的比較 。 通信設(shè)備的重量和體積對許多領(lǐng)域特別是軍事 、 航空和宇宙飛船等方面的應(yīng)用 ， 具有特別重要的意義 。 在飛機上用光纖代替電纜 ， 不僅降低了通信設(shè)備的成本 ， 而且降低了飛機的制造成本 。 例如 ， 在美國 A 7飛機上 ， 用光纖通信代替電纜通信 ， 使飛機重量減輕 27磅 (約 kg)， 相當(dāng)于飛機制造成本減少 27萬美元 。 表 光纜和電纜的重量和截面積比較 項目 8 芯 18 芯 光纜 電纜 光纜 電纜 重量 /(kgm1) 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 。 4. 光纖由電絕緣的石英材料制成 ， 光纖通信線路不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞 。 無金屬光纜非常適合于存在強電磁場干擾的高壓電力線路周圍和油田 、 煤礦等易燃易爆環(huán)境中使用 。 光纖 (復(fù)合 )架空地線 (Optical Fiber Overhead Ground Wire, OPGW)是光纖與電力輸送系統(tǒng)的地線組合而成的通信光纜 ， 已在電力系統(tǒng)的通信中發(fā)揮重要作用 。 5. 泄漏小 ， 在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷?， 即使在彎曲地段也無法竊聽 。 沒有專用的特殊工具 ， 光纖不能分接 ， 因此信息在光纖中傳輸非常安全 。 6. 節(jié)約金屬材料 ， 制造同軸電纜和波導(dǎo)管的銅 、 鋁 、 鉛等金屬材料 ， 在地球上的儲存量是有限的；而制造光纖的石英 (SiO 2)在地球上基本上是取之不盡的材料 。 制造 8 km管中同軸電纜 ， 1 km需要120 kg銅和 500 kg鋁；而制造 8 km光纖只需 320 g石英 。 所以 ， 推廣光纖通信 ， 有利于地球資源的合理使用 。 保密性能好的這一特點 ， 對軍事 、 政治和經(jīng)濟都有重要的意義 。 總之 ， 光纖通信不僅在技術(shù)上具有很大的優(yōu)越性 ， 而且在經(jīng)濟上具有巨大的競爭能力 ， 因此其在信息社會中將發(fā)揮越來越重要的作用 。 圖 (話路數(shù) )的關(guān)系 。 由圖 ， 隨著傳輸容量的增加 ， 由于采用了新的傳輸媒質(zhì) ， 使得相對造價直線下降 。 圖 各種通信系統(tǒng)相對造價與傳輸容量的比較 平行雙絞線電纜 同軸電纜 微波10210 10310410510610－ 110－ 210－ 310－ 410－ 5系統(tǒng)/話路公里相對造價話路數(shù)/ 條光纜