漫 談 光 纖 通 信

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1、漫談光纖通信　　(神華集團(tuán)準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司鐵路通信段，內(nèi)蒙古薛家灣010300) 　　摘要：文章認(rèn)為，光纖通訊是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的先進(jìn)的通訊手段，自商業(yè)化運營以來，為通訊業(yè)立下汗馬功勞，同時對光纖的發(fā)展過程及主要性能進(jìn)行了介紹。 關(guān)鍵詞：光纖通訊；發(fā)展史；光纜 　　中圖分類號：TN915.63文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007—6921(XX)09—0070—01 1光纖通信發(fā)展史 　　光纖通信是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型通訊方式。所謂光纖通信，就是將要傳的電報、電

2、話、圖像和數(shù)據(jù)信號先變成光信號，經(jīng)由光纖進(jìn)行傳輸或者在本地進(jìn)行光交換。 　　光實質(zhì)上也是電磁波，只不過它的頻率很高而已(3×1014Hz以上)，現(xiàn)在的光通訊頻率在近紅外區(qū)，將來還要發(fā)展到中紅外區(qū)和遠(yuǎn)紅外區(qū)。 　　在60年代期間研究的光通信，大多利用大氣進(jìn)行傳輸，經(jīng)大氣進(jìn)行光傳輸要受到大氣的嚴(yán)重影響，氣候變化能引起傳輸光束的抖動，惡化通信質(zhì)量，尤其在大霧和雨雪天氣，通信會因之而中斷，難以實現(xiàn)“全天候”通信。另外大氣傳輸必須具備“視線所及”的地理條件，這些使得大氣光傳輸受到極大的限制。 　　1

3、960年紅寶石激光器的發(fā)明，為后來的光纖通信起到了推動作用，尤其是1962年，半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，使光纖通信向?qū)嵱没矫媲斑M(jìn)了一步。這種器件體積小，效率高，調(diào)制方便，十分適于光纖通信。 　　1966年英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所的英籍華人高錕博士，提出用石英材料制成光纖做光波導(dǎo)的理論。按照他的理論，美國康寧玻璃公司1970年研制出200dB/km的低損耗光纖?，F(xiàn)在波長為1.3μm的光纖損耗達(dá)1dB/km以下，波長為1.55μm的光纖損耗達(dá)0.2dB/km，甚至可達(dá)0.15dB/km。 　　1976年英國

4、首先建立起光纖圖像傳輸系統(tǒng)，用以傳輸電視。1977年美國亞特蘭大、日本先后建立數(shù)字光纖通信系統(tǒng)現(xiàn)場實驗，用以傳輸電報、電話、圖像及數(shù)據(jù)信號。從此以后，世界上相繼建成了數(shù)千個光纖通信系統(tǒng)，從試驗走向商用化的階段。 2光纖和光纜 2.1光纖 　　光纖主要是用玻璃預(yù)制棒拉絲成纖維，它包含纖芯和包層，是圓柱型。纖芯直徑約5～75μm，包層有一定厚度，它的外徑約100～150μm，最外面是塑料，起保護(hù)作用。纖芯的折射率比包層的折射率較高，約高1%，光波就是局限在纖芯與包層的界面以內(nèi)向前傳播。故光纖屬于光

5、波導(dǎo)。一根光纖就是一個波導(dǎo)，把光從一端送到另一端，是單方向傳播。雙方向通信需要兩根光纖，一根傳送去方向的光信號，另一根傳送來方向的光信號，如纖芯直徑細(xì)得與光波的波長相仿(例如纖芯直徑5μm)時，光波導(dǎo)中傳播單純，可能只有一種模式，這樣的光纖稱為單模光纖，如纖芯直徑較大(如纖芯直徑50μm)，則光波導(dǎo)中有許多種沿不同路徑同時傳播的模式，這樣的光纖稱為多模光纖。 　　纖芯截面的折射率分布有兩種，一種為階躍折射率分布，即纖芯內(nèi)均勻的折射率，到了與包層的界面突然階躍式的下降，變?yōu)榘鼘拥恼凵渎?，目前單模光纖

6、多屬此類，在這樣的光纖中，光波在纖芯與包層的界面發(fā)生全反射。另一種為漸變折射率分布，即纖芯軸的折射率最大，折射率沿徑向逐漸變小，到了與包層的界面降至包層的折射率。在這樣的光纖中，光波在纖芯中的傳播不是全反射而是產(chǎn)生折射，使傳播途徑的形狀近似正弦波，目前多模光纖均屬此類。 　　光纖有兩項主要特性，即損耗和色散。光纖每單位長度的損耗或衰減(Db/km)關(guān)系到光纖通訊系統(tǒng)傳輸距離的長短和中繼站戒距離的選擇；而色散特性則反映為時延畸變或脈沖展寬，光纖每單位長度的脈沖展寬(ns/km)，在一定的傳輸距離和誤

7、碼率的條件下，將使碼速受到限制，也就是說限制了信息傳輸容量。 2.2光纜的結(jié)構(gòu)特點和類型 　　光纖在實際應(yīng)用時，必須用適當(dāng)方式包裝成光纜。有二芯、四芯、六芯、甚至一百余根光纖組合成為一根光纜，光纜的結(jié)構(gòu)與電纜大至相同，但由于光纖材料的性質(zhì)和傳光特性，其結(jié)構(gòu)與電纜又有不同之處，其特點如下: 　　2.2.1光纜中有加強件。因光纖橫截面積小，抗張強度不高，只能承受400～600g的拉力。為了便于施工，故光纜中有能承受較大張力的加強芯和抗張件，此抗張件一般用鋼絞線或尼龍材料制成。 　　2.2.2光纜

8、有因溫度變化而引起的光纜傳輸特性變化的措施。因光纖是玻璃纖維制成的，它受溫度變化的影響要比其他材料小，故將出現(xiàn)微彎曲，而增加衰耗。 　　2.2.3光纜有防潮措施。這對長波長光纖非常重要，因為光纜內(nèi)部受潮后，在1.3μm波長的衰減值將增大，防潮的方法有填充防水石油膏和充氣維護(hù)法。 　　我們知道，光纜是依靠其中的光纖作為信道來完成信息傳遞任務(wù)的。因此光纜必須保證光纖具有穩(wěn)定的傳輸特性，此外，由于通信光纜多是野外工作，暴露在各種自然外力和人為外力之中，還