光纖通信原理與技術緒論(編輯修改稿)
2025-06-10 22:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)送機 接收機 傳輸系統(tǒng) 用戶終端 用戶終端 信息 信息 用戶終端 用戶終端 用戶環(huán)路 交換設備 電復接設備 信息 信息 光纖通信經(jīng)過 30年的技術發(fā)展目前正在淘汰著 其他的有線通信方式 當今世界范圍的光纖通信系統(tǒng) 第一代： 1966~1979 (從基礎研究到商業(yè)應用的開發(fā)時期 ) 激光器 (GaAs) 波長 181。m ， 多模光纖 ， 最大中繼距離 10 km (當時的同軸電纜系統(tǒng)中繼距離為 1 km)， 比特率在 10~100 Mb/s。 多模色散和損耗是限制中繼距離的關鍵 。 光纖通信的四個發(fā)展階段 第二代： 上世紀 80年代早期 (通過減小光纖色散 ) 激光器 (InGaAs) 波長 181。m ， 單模光纖 ， 最大中繼距離 50 km， 比特率 。 光纖的損耗限制了中繼距離 ， 當時的損耗為 ~ dB/km。 光纖通信的四個發(fā)展階段 第三代： 上世紀 80年代后期初 90年代初 (通過降低光纖損耗 ) 激光器 (InGaAsP) 波長 ， 單模 (色散位移 ) 光纖 ， 比特率 ~10 Gb/s， 最大中繼距離 100 km。這個階段的缺點是采用電的方式中繼 。 光纖通信的四個發(fā)展階段 第四代： 上世紀 90年代之后 (通過引入 WDM和全光放大技術 ) 激光器 (InGaAsP) 波長 181。m ， 單模光纖 ， 采用波分復用技術和光放大技術 ， 單個波長信道比特率 ~10 Gb/s， 傳輸距離 14000 km， 并提出光通信智能化的概念 光纖通信的四個發(fā)展階段 WDM技術出現(xiàn) 光纖通信的主要特性 大容量： 馬路越寬，容許通過的車輛越多，交通運輸能力也越大。如果把通信線路比作馬路，那么應該說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? 目前的光纖容量已經(jīng)達到十多個 Tbits/s 損耗低、中繼距離長 中繼站多：傳輸線路的成本高、維護不方便、運行不可靠 石英光纖在 181。m波長區(qū)的損耗可低到 dB/km，比已知的其他通信線路的損耗都低得多。 例：同軸電纜通信的中繼距離只有幾千米，最長的微波通信是 50 千米左右，而光纖通信系統(tǒng)的最長中繼距離已達 300千米。 中 中 中中 中 中 中 中 中 中 中抗干擾能力強 對于通信系統(tǒng)而言，最主要的干擾是電磁干擾。現(xiàn)有的電通信系統(tǒng)無法令人滿意地解決這個問題。 例：電話線和電纜一般是不能跟高壓電線平行架設的，也不能在電氣鐵化路附近鋪設。 光纖為什么具有強抗干擾能力？ 1. 光纖屬絕緣體，不怕雷電和高壓 2. 電磁干擾源不了頻率比它們高得多的光 3. 杰出的抗核輻射能力 據(jù)專家測算，如果在美國本土中心上空 463千米處爆炸一顆原子彈， 1 秒鐘內(nèi)即可使全美國所有的電纜通信系統(tǒng)失效。但光纖通信線路卻照樣暢通無阻，基本不受影響。 保密性強 電通信方式很容易被人竊聽 1. 電纜通信：只要在電纜附近 (甚至幾公里以外 ) 設臵一個特別的接收裝臵，就可以獲取明線或電纜中傳送的信息。 2. 無線通信方式：無線電波在大氣中傳播，甚至充斥全球，很容易被人竊聽。 3. 密碼學的發(fā)展使加密往往也無濟于事 光纖通信是保密性能最好的通信方式之一， 光在光纖中傳輸時不會跑出光纖和向外輻射電磁波。即使在 拐彎非常厲害的地方，漏出包層的光也微乎其微。 體積小、重量輕 1千克高純度石英玻璃 ? 成千上萬千米光纖 120噸銅和 500 噸鉛 ? 1000千米的 8 管同軸電纜 18管同軸電纜每米重 11千克，而同等容量的光纜每米重 90克 光纖體積小、重量輕、柔軟易彎曲、鋪設非常方便?？蓮V泛應用于航天航空、汽車電子等領域。 光纖的原材料取之不竭 電線主材：銅、鉛等有色金屬，預計只夠使用 50年左右 光纖主材：普通的石英砂 (SiO2)，它在地殼的化學成分中占了一半以上，可以說是取之不盡、用之不竭 其它優(yōu)點 光纖材料不怕腐蝕，可以架在空中，也可埋入地下；它有較強的耐高低溫能力 (65~200度 )，在一般的飛機、艦艇和車輛上都可使用；它可實現(xiàn)多功能傳輸，同時傳遞話音、數(shù)據(jù)、傳真、圖像等各種信息。 缺點 光纖通信有許多優(yōu)點，因而發(fā)展很快，但光纖通信也有以下缺點。 1. 容易折斷 (比如經(jīng)常被挖斷 ) 2. 光纖連接困難 (斷面是否垂直、焊接點是否有氣泡等 ) 3. 光纖通信過程中怕水、怕冰 (OH根吸收增大損耗 ) 4. 光纖怕彎曲 (導致?lián)p耗增加 ) 案例：新疆某地區(qū)大雪導致光纖故障 (2022年 10月報道 ) 原因：光纜沒有防護好被冰雪包裹，并由于冰雪壓
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