光纤通信的应用

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1、光纤通信 光纤通信技术（optical fiber communications）从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术, 其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。 光 纤 即 为 光 导 纤 维 的 简 称 。 光 纤 通 信 是 以 光 波 作 为 信 息 载 体 ,以 光 纤 作 为 传 输 媒介 的 一 种 通 信 方 式 。 从 原 理 上 看 ,构 成 光 纤 通 信 的 基 本 物 质 要 素 是 光 纤 、 光 源 和 光 检 测器

2、 。 光 纤 除 了 按 制 造 工 艺 、 材 料 组 成 以 及 光 学 特 性 进 行 分 类 外 ,在 应 用 中 ,光 纤 常 按 用途 进 行 分 类 ,可 分 为 通 信 用 光 纤 和 传 感 用 光 纤 。 传 输 介 质 光 纤 又 分 为 通 用 与 专 用 两 种 ,而 功 能 器 件 光 纤 则 指 用 于 完 成 光 波 的 放 大 、 整 形 、 分 频 、 倍 频 、 调 制 以 及 光 振 荡 等 功 能的 光 纤 ,并 常 以 某 种 功 能 器 件 的 形 式 出 现 。 光 纤 通 信 之 所 以 发 展 迅 猛 ,主 要 缘 于 它 具 有以 下 特

3、点 : (1)通 信 容 量 大 、 传 输 距 离 远 ;一 根 光 纤 的 潜 在 带 宽 可 达 20THz。 采 用 这 样 的 带 宽， 只 需 一 秒 钟 左 右 ， 即 可 将 人 类 古 今 中 外 全 部 文 字 资 料 传 送 完 毕 。 目 前 400Gbit/s系 统 已 经 投 入 商 业 使 用 。 光 纤 的 损 耗 极 低 ， 在 光 波 长 为 1.55m 附 近 ， 石 英 光 纤 损 耗可 低 于 0.2dB/km， 这 比 目 前 任 何 传 输 媒 质 的 损 耗 都 低 。 因 此 ， 无 中 继 传 输 距 离 可 达 几十 、 甚 至 上 百 公

4、 里 。 (2)信 号 串 扰 小 、 保 密 性 能 好 ; (3)抗 电 磁 干 扰 、 传 输 质 量 佳 ,电 通 信 不 能 解 决 各 种 电 磁 干 扰 问 题 ， 唯 有 光 纤 通 信 不受 各 种 电 磁 干 扰 。 (4)光 纤 尺 寸 小 、 重 量 轻 ,便 于 敷 设 和 运 输 ; (5)材 料 来 源 丰 富 ,环 境 保 护 好 ， 有 利 于 节 约 有 色 金 属 铜 。 (6)无 辐 射 ,难 于 窃 听 ,因 为 光 纤 传 输 的 光 波 不 能 跑 出 光 纤 以 外 。 (7)光 缆 适 应 性 强 ,寿 命 长 。 (8)质 地 脆 ， 机 械

5、 强 度 差 。 (9)光 纤 的 切 断 和 接 续 需 要 一 定 的 工 具 、 设 备 和 技 术 。 (10)分 路 、 耦 合 不 灵 活 。 (11)光 纤 光 缆 的 弯 曲 半 径 不 能 过 小 （ 20cm） (12)有 供 电 困 难 问 题 。 利 用 光 波 在 光 导 纤 维 中 传 输 信 息 的 通 信 方 式 由 于 激 光 具 有 高 方 向 性 、 高 相 干 性 、高 单 色 性 等 显 著 优 点 ， 光 纤 通 信 中 的 光 波 主 要 是 激 光 ， 所 以 又 叫 做 激 光 光 纤 通 信 光 纤 通 信 的 原 理 光 纤 通 信 的 原

6、 理 是 ： 在 发 送 端 首 先 要 把 传 送 的 信 息 (如 话 音 )变 成 电 信 号 ， 然 后 调制 到 激 光 器 发 出 的 激 光 束 上 ， 使 光 的 强 度 随 电 信 号 的 幅 度 (频 率 )变 化 而 变 化 ， 并 通 过光 纤 发 送 出 去 ； 在 接 收 端 ， 检 测 器 收 到 光 信 号 后 把 它 变 换 成 电 信 号 ， 经 解 调 后 恢 复 原 信息 光 纤 通 信 是 现 代 通 信 网 的 主 要 传 输 手 段 ， 它 的 发 展 历 史 只 有 一 二 十 年 ， 已 经 历 三 代： 短 波 长 多 模 光 纤 、 长 波

7、 长 多 模 光 纤 和 长 波 长 单 模 光 纤 采 用 光 纤 通 信 是 通 信 史 上 的 重大 变 革 ， 美 、 日 、 英 、 法 等 20 多 个 国 家 已 宣 布 不 再 建 设 电 缆 通 信 线 路 ， 而 致 力 于 发展 光 纤 通 信 中 国 光 纤 通 信 已 进 入 实 用 阶 段 光 纤 通 信 的 诞 生 和 发 展 是 电 信 史 上 的 一 次 重 要 革 命 与 卫 星 通 信 、 移 动 通 信 并 列 为20 世 纪 90 年 代 的 技 术 。 进 入 21 世 纪 后 ， 由 于 因 特 网 业 务 的 迅 速 发 展 和 音 频 、 视

8、频 、数 据 、 多 媒 体 应 用 的 增 长 ， 对 大 容 量 （ 超 高 速 和 超 长 距 离 ） 光 波 传 输 系 统 和 网 络 有 了 更为 迫 切 的 需 求 。 光 纤 通 信 就 是 利 用 光 波 作 为 载 波 来 传 送 信 息 ， 而 以 光 纤 作 为 传 输 介 质 实 现 信 息 传 输， 达 到 通 信 目 的 的 一 种 最 新 通 信 技 术 。 通 信 的 发 展 过 程 是 以 不 断 提 高 载 波 频 率 来 扩 大 通 信 容 量 的 过 程 ， 光 频 作 为 载 频 已 达通 信 载 波 的 上 限 ， 因 为 光 是 一 种 频 率

9、极 高 的 电 磁 波 ， 因 此 用 光 作 为 载 波 进 行 通 信 容量 极 大 ， 是 过 去 通 信 方 式 的 千 百 倍 ， 具 有 极 大 的 吸 引 力 ， 光 通 信 是 人 们 早 就 追 求 的 目 标， 也 是 通 信 发 展 的 必 然 方 向 。 光 纤 通 信 与 以 往 的 电 气 通 信 相 比 ， 主 要 区 别 在 于 有 很 多 优 点 ： 它 传 输 频 带 宽 、 通 信容 量 大 ； 传 输 损 耗 低 、 中 继 距 离 长 ； 线 径 细 、 重 量 轻 ， 原 料 为 石 英 ， 节 省 金 属 材 料 ， 有利 于 资 源 合 理 使

10、用 ； 绝 缘 、 抗 电 磁 干 扰 性 能 强 ； 还 具 有 抗 腐 蚀 能 力 强 、 抗 辐 射 能 力 强 、可 绕 性 好 、 无 电 火 花 、 泄 露 小 、 保 密 性 强 等 优 点 ， 可 在 特 殊 环 境 或 军 事 上 使 用 。 光 纤 通 信 的 应 用 领 域 是 很 广 泛 的 ， 主 要 用 于 市 话 中 继 线 ， 光 纤 通 信 的 优 点 在 这 里 可以 充 分 发 挥 ， 逐 步 取 代 电 缆 ， 得 到 广 泛 应 用 。 还 用 于 长 途 干 线 通 信 过 去 主 要 靠 电 缆 、 微波 、 卫 星 通 信 ， 现 以 逐 步 使

11、 用 光 纤 通 信 并 形 成 了 占 全 球 优 势 的 比 特 传 输 方 法 ； 用 于 全 球通 信 网 、 各 国 的 公 共 电 信 网 （ 如 我 国 的 国 家 一 级 干 线 、 各 省 二 级 干 线 和 县 以 下 的 支 线 ）； 它 还 用 于 高 质 量 彩 色 的 电 视 传 输 、 工 业 生 产 现 场 监 视 和 调 度 、 交 通 监 视 控 制 指 挥 、 城镇 有 线 电 视 网 、 共 用 天 线 （ CATV） 系 统 ， 用 于 光 纤 局 域 网 和 其 他 如 在 飞 机 内 、 飞 船内 、 舰 艇 内 、 矿 井 下 、 电 力 部 门

12、 、 军 事 及 有 腐 蚀 和 有 辐 射 等 中 使 用 。 光 纤 传 输 系 统 主 要 由 ： 光 发 送 机 、 光 接 收 机 、 光 缆 传 输 线 路 、 光 中 继 器 和 各 种 无 源光 器 件 构 成 。 要 实 现 通 信 ， 基 带 信 号 还 必 须 经 过 电 端 机 对 信 号 进 行 处 理 后 送 到 光 纤 传 输系 统 完 成 通 信 过 程 。 它 适 合 于 光 纤 模 拟 通 信 系 统 中 ， 而 且 也 适 用 于 光 纤 数 字 通 信 系 统 和 数 据 通 信 系 统。 在 光 纤 模 拟 通 信 系 统 中 ， 电 信 号 处 理

13、是 指 对 基 带 信 号 进 行 放 大 、 预 调 制 等 处 理 ， 而 电信 号 反 处 理 则 是 发 端 处 理 的 逆 过 程 ， 即 解 调 、 放 大 等 处 理 。 在 光 纤 数 字 通 信 系 统 中 ， 电信 号 处 理 是 指 对 基 带 信 号 进 行 放 大 、 取 样 、 量 化 ， 即 脉 冲 编 码 调 制 （ PCM ） 和 线 路码 型 编 码 处 理 等 ， 而 电 信 号 反 处 理 也 是 发 端 的 逆 过 程 。 对 数 据 光 纤 通 信 ， 电 信 号 处 理 主要 包 括 对 信 号 进 行 放 大 ， 和 数 字 通 信 系 统 不

14、同 的 是 它 不 需 要 码 型 变 换 。 光 纤 通 信 技 术 今 后 如 何 发 展 ？ 近 来 有 人 对 光 纤 通 信 的 发 展 情 景 ,有 些 困 惑 。 其 一 ,在 2000 年 IT 行 业 的 泡 沫 ,使光 纤 通 信 的 生 产 规 模 投 入 过 大 ,生 产 过 剩 ,IT 行 业 中 许 多 小 公 司 倒 闭 。 特 别 是 光 纤 ,国外 对 中 国 倾 销 。 其 二 ,有 人 认 为 :光 纤 通 信 的 传 输 能 力 已 经 达 到 10Tbps,几 乎 用 不 完 ,而且 现 在 大 干 线 已 经 建 设 得 差 不 多 ,埋 地 的 剩

15、 余 光 纤 还 很 多 ,光 纤 通 信 技 术 不 需 要 更 多 的发 展 。 光 纤 通 信 的 发 展 趋 势 1、 光 纤 到 家 庭 (FTTH)的 发 展 FTTH 可 向 用 户 提 供 极 丰 富 的 带 宽 ,所 以 一 直 被 认 为 是 理 想 的 接 入 方 式 ,对 于 实 现信 息 社 会 有 重 要 作 用 ,还 需 要 大 规 模 推 广 和 建 设 。 FTTH 所 需 要 的 光 纤 可 能 是 现 有 已 敷光 纤 的 2 3 倍 。 过 去 由 于 FTTH 成 本 高 ,缺 少 宽 带 视 频 业 务 和 宽 带 内 容 等 原 因 ,使 FTTH

16、 还 未 能 提 到 日 程 上 来 ,只 有 少 量 的 试 验 。 近 来 ,由 于 光 电 子 器 件 的 进 步 ,光 收 发 模 块和 光 纤 的 价 格 大 大 降 低 ;加 上 宽 带 内 容 有 所 缓 解 ,都 加 速 了 FTTH 的 实 用 化 进 程 。 发 达 国 家 对 FTTH 的 看 法 不 完 全 相 同 :美 国 AT&T 认 为 FTTH 市 场 较 小 ,在 0F62003 宣 称 :FTTH 在 20-50 年 后 才 有 市 场 。 美 国 运 行 商 Verizon 和 Sprint 比 较 积 极 ,要 在1012 年 内 采 用 FTTH 改 造 网 络 。 日 本 NTT 发 展 FTTH 最 早 ,现 在 已 经 有 近 200 万用 户 。 目 前 中 国 FTTH 处 于 试 点 阶 段 。 FTTH遇 到 的 挑 战 :现 在 广 泛 采 用 的 ADSL 技 术 提 供 宽 带 业 务 尚 有 一 定