光纖通信技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢

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1、光纖通信技術(shù)的特點和發(fā)展趨勢摘要:光纖通信是指利用光與光纖傳遞信息的一種方式,光纖通信不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中,也可以在電力通信控制系統(tǒng)中發(fā)揮作用,既有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢又有技術(shù)優(yōu)勢,光纖通信由于超高速、低誤碼、高可靠,價格低廉,已成為信息的最重要傳輸手段和信息社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施。本文探討光纖通信技術(shù)的優(yōu)點和缺點以及光纖通信的發(fā)展和現(xiàn)狀。光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為:(1)信號的發(fā)射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。關(guān)鍵詞:光纖通信技術(shù)特點現(xiàn)狀發(fā)展趨勢1、光纖通信技術(shù)光纖通信是利用光導(dǎo)纖維傳輸光信號,以實現(xiàn)信息傳遞的一種通

2、信方式,屬于有線通信的一種,光經(jīng)過調(diào)變后便能攜帶信息,利用光波作載體,以光纖作為傳輸媒介,將信息從一處傳至另一處,是光信息科學(xué)與技術(shù)的研究與應(yīng)用領(lǐng)域??梢园压饫w通信看成是以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的“有線”光通信。光纖由內(nèi)芯和包層組成,內(nèi)芯一般為幾十微米或幾微米,比一根頭發(fā)絲還細(xì);外面層成為包層,包層的作用是保護(hù)光纖。實際上光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光纖,而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜,由于玻璃材料是制作光纖的主要材料,它是電氣絕緣體,因而不需要擔(dān)心接地回路,光波在光纖中傳輸,不會發(fā)生信息傳播中的信息泄露現(xiàn)象,光纖很細(xì),占用的體積小,這解決了實施的空間問題。光纖通信系

3、統(tǒng)的組成,現(xiàn)代的光纖通信系統(tǒng)多半包括一個發(fā)射器,將電信號轉(zhuǎn)換成光信號,再通過光纖將光信號傳遞。光纖多半埋在地下,連接不同的建筑物。系統(tǒng)中還包括數(shù)種光放大器,以及一個光接收器將光信號轉(zhuǎn)換回電信號。在光纖通信系統(tǒng)中傳遞的多半是數(shù)位信號,來源包括計算機(jī)、電話系統(tǒng),或是有線電視系統(tǒng)。2光纖通信的優(yōu)點和缺點優(yōu)點(1)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢①頻率資源豐富,通信容量極大。粗略地講,一根光纖傳輸數(shù)字信號的碼速容量在理論上可達(dá)40Tbit/s(T=1012)。最好的金屬導(dǎo)線可傳輸?shù)臄?shù)字信號的碼速為400Mbit/s,差5個數(shù)量級。容量較微波通信可提高103——104倍。②傳輸損耗低,無中繼通信距離長

4、。當(dāng)光波長λ=1.55um時,衰減有最低點,可低達(dá)0.2dB/km,接近理論值。這樣中繼數(shù)量減少,成本低,通信質(zhì)量高。①節(jié)約銅(鋁)和鉛。②抗干擾能力強(qiáng),保密性能好(不受電磁,強(qiáng)點干擾)。③光纜耐腐蝕,重量輕,體積?。ㄕ加每臻g小,攜設(shè)方便)。(2)技術(shù)優(yōu)勢①頻帶極寬,通信容量大,光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,長波長窗口,單模光纖具有幾十GHz/km的寬帶。對于單波長光纖通信系統(tǒng),由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng),而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘?,特別是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復(fù)用技術(shù)可以擴(kuò)大光纖的傳

5、輸容量至幾倍到幾十倍。目/前,單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbit/s——10Gbit/s,采用密集波分復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)的多波長傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到單波長傳輸系統(tǒng)的數(shù)百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的首選介質(zhì)。②損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0.2dB/km,這樣的傳輸損耗比其他任何傳輸介質(zhì)的損耗都低;若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降得更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數(shù)目的減少,系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。目前,由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大

6、中繼距離可達(dá)200多千米,由非石英系統(tǒng)極低損耗光纖組成的通信系統(tǒng)長至數(shù)萬千米,這對于降低通信系統(tǒng)的成本,提高可靠性和穩(wěn)定性具有特別的意義。③抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之想聯(lián)系的一個重要特性是光波導(dǎo)對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。這一點對于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應(yīng),光纖傳輸系統(tǒng)還特別適合于軍事應(yīng)用。④對電氣絕緣。光纖是用玻璃材料

7、構(gòu)造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔(dān)心接地回路。光纖之間的串?dāng)_非常小,設(shè)備接口問題也簡化了。特別生死光纖在電氣危險環(huán)境中廣泛應(yīng)用,因為它不會產(chǎn)生電弧和火化。⑤無串音干擾,保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串?dāng)_,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包層所吸收,即使在轉(zhuǎn)彎處,漏出的光波也十分微弱。這樣,即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多,相鄰信通也不會出現(xiàn)串音干擾,同時在光纜外面也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ"薰饫w徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)。光纖的芯徑很細(xì),約

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