[信息與通信]1光纖通信緒論新版本(編輯修改稿)
2025-01-30 23:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不易受溫度變化影響； ? 絕緣體； 無(wú)電流、無(wú)泄漏、無(wú) 耦合、可位于高功率傳輸線旁。 ? 抗干擾能力強(qiáng)； RFI、 EMI、 EMP。 ? 保密性能好； 不易被監(jiān)聽(tīng)。 ? 兼容性好； 可與傳統(tǒng)電子設(shè) 備兼容。 ? 抗腐蝕； 1. 光纖的容量大 ——“超高速公路 ” 馬路越寬，容許通過(guò)的車(chē)輛越多，交通運(yùn)輸能力也越大。 如果把通信線路比作馬路，那么應(yīng)該說(shuō)是通信線路的頻帶越寬，容許傳輸?shù)男畔⒃蕉?，通信容量就越大? 載波頻率越高，頻帶寬度越寬。 光通信利用的傳輸媒質(zhì) 光纖 ， 可以在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)獲得很小的損耗 。 1 0 0 T H z1 0 T H z1 T H z1 0 0 G H z1 0 G H z1 G H z1 0 0 M H z1 0 M H z1 M H z1 ? m 可見(jiàn)光線10 ? m100 ? m1 m m1 0 m m1 0 0 m m1 m10 m100 m中波 ( M F )短波 ( H F )米波 ( V H F )分米波 ( U H F )厘米波 ( S H F )毫米波 ( E H F )亞毫米波遠(yuǎn)紅外線近紅外線( 光纖通信用）頻率 波長(zhǎng) 名稱(chēng)紫外線部分電磁波頻譜 一些數(shù)值的定義 字首 符號(hào) 倍數(shù)因數(shù) 太 T 1012 吉 G 109 兆 M 106 千 k 103 分 c 102 毫 m 103 微 μ 106 納 n 109 皮 p 1012 飛 f 1015 光纖通信是以光纖為傳輸媒介 ， 光波為載波的通信系統(tǒng) ， 其載波 —光波具有很高的頻率 (約 1014Hz)，因此光纖具有很大的通信容量 。 目前的光纖容量已經(jīng)達(dá)到十多個(gè) Tbit/s 2. 損耗低 、 中繼距離長(zhǎng) ——“長(zhǎng)跑健將 ” 信號(hào)在傳輸線上傳輸 ， 由于傳輸線本身的原因 ， 強(qiáng)度將逐漸變?nèi)?， 而且隨著傳輸距離的增加 ， 這種衰減會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重 。 因此 ， 長(zhǎng)距離傳輸信息必須設(shè)立中繼站 ，把衰減了的信號(hào)放大以后再轉(zhuǎn)輸 。 中繼站越多 ， 傳輸線路的成本越高 ， 維護(hù)越不方便 ， 運(yùn)行越不可靠 。 中繼站的多少取決于中繼距離的長(zhǎng)短 ， 中繼距離的長(zhǎng)度又受傳輸線路損耗的限制 。 目前 ， 實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖 ， 此類(lèi)光纖在 ， 比已知的其他通信線路的損耗都低得多 ， 因此 ， 由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其它介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長(zhǎng)得多 。 例如 ， 同軸電纜通信的中繼距離只有幾千米 ，最長(zhǎng)的微波通信是 50 千米左右 ， 而光纖通信系統(tǒng)的最長(zhǎng)中繼距離已達(dá) 300千米 。 如果今后采用非石英光纖 ， 并工作在超長(zhǎng)波長(zhǎng) (＞ 2μm)， 光纖的理論損耗系數(shù)可以下降到 103～ 105dB/km， 此時(shí)光纖通信的中繼距離可達(dá)數(shù)千 ， 甚至數(shù)萬(wàn)公里 。 那在許多情況下 ， 通信線路中就可以不設(shè)中繼站了 。這對(duì)越洋通信意義尤其重大 ， 因?yàn)樵诤５自O(shè)立中繼站 ， 不僅使線路成本大為提高 ， 也大大增加了維修工作的困難 。 3. 抗電磁干擾能力強(qiáng) 我們知道 ， 電話線和電纜一般是不能跟高壓電線平行架設(shè)的 ， 也不能在電氣鐵化路附近鋪設(shè) 。 任何通信系統(tǒng)都應(yīng)具有一定的抗干擾能力 ， 否則無(wú)法保證通信工作的可靠和穩(wěn)定 。 最主要的干擾是電磁干擾 。 天然的電磁干擾包括雷電干擾 、 電離層的變化和太陽(yáng)核子活動(dòng)引起的干擾 ， 人為的電磁干擾有電動(dòng)機(jī) 、 高壓電力線造成的干擾等 。 這些干擾都必須認(rèn)真對(duì)待 。 現(xiàn)有的電通信系統(tǒng)無(wú)法令人滿意地解決這個(gè)問(wèn)題 。 光纖通信具有怎么樣的抗干擾能力呢？第一個(gè)原因是光纖屬絕緣體，不怕雷電和高壓；另一個(gè)原因是光纖中傳輸著頻率極高的光波，各種干擾源的頻率一般都比較低，干擾不了頻率比它們高得多的光。還有一種重要的干擾源是原子輻射。據(jù)專(zhuān)家們測(cè)算，如果在美國(guó)本土中心上空 463 千米處爆炸一顆原子彈，1 秒鐘內(nèi)即可使全美國(guó)未暴露的通信電纜，包括地面、飛機(jī)、艦艇等上面的通信電纜全部失效，通信中斷，但光纖通信線路卻照樣暢通無(wú)阻，基本不受影響。 4. 保密性能好 ——“安全保密員 ” 對(duì)通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好 。 然而 ， 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 電通信方式很容易被人竊聽(tīng)：只要在明線或電纜附近 (甚至幾公里以外 )設(shè)置一個(gè)特別的接收裝置 ， 就可以獲取明線或電纜中傳送的信息 。 更不用去說(shuō)無(wú)線通信方式 ， 因?yàn)闊o(wú)線電波在大氣中傳播 ， 甚至充斥全球 ， 很容易被人竊聽(tīng) 。 即使用了加密往往也無(wú)濟(jì)于事 ， 因?yàn)槊艽a分析或密碼破譯已成為一門(mén)科學(xué) 。 光纖通信是保密性能最好的通信方式之一，這是因?yàn)楣庠诠饫w中傳輸時(shí)不會(huì)跑出光纖和向外輻射電磁波。即使在拐彎非常厲害的地方，漏出的光也微乎其微，而且如果在光纖表面再涂上一層吸光劑，那連這樣的“漏網(wǎng)之魚(yú)”也休想溜走。任憑你采用什么辦法，也不能在光纖外面搜集到光纖里面的“情報(bào)”。光纖通信真是一位“守口如瓶”、“滴水不漏”的“保
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