中英对照光纤通信

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1、《光纤通信》光纤通信光纤常被电话公司用于传递电话、互联网，或是有线电视的信号，有时候利用一条光纤就可以同时传递上述的所有信号。与传统的铜线相比，光纤的信号衰减（attenuation）与遭受干扰[来源请求]（interference）的情形都改善很多，特别是长距离以及大量传输的使用场合中，光纤的优势更为明显。然而，在城市之间利用光纤的通信基础建设（infrastructure）通常施工难度以及材料成本难以控制，完工后的系统维运复杂度与成本也居高不下。因此，早期光纤通信系统多半应用在长途的通信需求中，这样才能让光纤的优势彻底发挥，并且抑制住不断增

2、加的成本。从2000年光通信（opticalcommunication）市场崩溃后，光纤通信的成本也不断下探，目前已经和铜缆为骨干的通信系统不相上下。对于光纤通信产业而言，1990年光放大器（opticalamplifier）正式进入商业市场的应用后，很多超长距离的光纤通信才得以真正实现，例如越洋的海底电缆。到了2002年时，越洋海底电缆的总长已经超过25万公里，每秒能携带的数据量超过2.56Tb，而且根据电信业者的统计，这些数据从2002年后仍然不断的大幅成长中。光纤通信的历史自古以来，人类对于长距离通信的需求就不曾稍减。随着时间的前进，从烽

3、火到电报，再到1940年第一条同轴电缆（coaxialcable）正式服役，这些通信系统的复杂度与精细度也不断的进步。但是这些通信方式各有其极限，使用电气信号传递信息虽然快速，但是传输距离会因为电气信号容易衰减而需要大量的中继器（repeater）；微波（microwave）通信虽然可以使用空气做介质，可是也会受到载波频率（carrierfrequency）的限制。到了二十世纪中叶，人们才了解使用光来传递信息，能带来很多过去所没有的显著好处。然而，当时并没有同调性高的发光源（coherentlightsource），也没有适合作为传递光信号的介

4、质，也所以光通信一直只是概念。直到1960年代，激光（laser）的发明才解决了第一项难题。1970年代康宁公司（CorningGlassWorks）发展出高品质低衰减的光纤则是解决了第二项问题，此时信号在光纤中传递的衰减量第一次低于光纤通信之父高锟所提出的每公里衰减20分贝（20dB/km）关卡，证明了光纤作为通信介质的可能性。与此同时使用砷化镓（GaAs）作为材料的半导体激光（semiconductorlaser）也被发明出来，并且凭借着体积小的优势而大量运用于光纤通信系统中。1976年，第一条速率为44.7Mbit/s的光纤通信系统在美国

5、亚特兰大的地下管道中诞生。经过了五年的研发期，第一个商用的光纤通信系统在1980年问市。这个人类史上第一个光纤通信系统使用波长800纳米（nanometer）的砷化镓激光作为光源，传输的速率（datarate）达到45Mb/s（bitspersecond），每10公里需要一个中继器增强信号。第二代的商用光纤通信系统也在1980年代初期就发展出来，使用波长1300纳米的磷砷化镓铟（InGaAsp）激光。早期的光纤通信系统虽然受到色散（dispersion）的问题而影响了信号品质，但是1981年单模光纤（single-modefiber）的发明克服

6、了这个问题。到了1987年时，一个商用光纤通信系统的传输速率已经高达1.7Gb/s，比第一个光纤通信系统的速率快了将近四十倍之谱。同时传输的功率与信号衰减的问题也有显著改善，间隔50公里才需要一个中继器增强信号。1980年代末，EDFA的诞生，堪称光通信历史上的一个里程碑似的事件，它使光纤通信可直接进行光中继，使长距离高速传输成为可能，并促使了DWDM的诞生。第三代的光纤通信系统改用波长1550纳米的激光做光源，而且信号的衰减已经低至每公里0.2分贝（0.2dB/km）。之前使用磷砷化镓铟激光的光纤通信系统常常遭遇到脉波延散（pulsespre

7、ading）问题，而科学家则设计出色散迁移光纤（dispersion-shiftedfiber）来解决这些问题，这种光纤在传递1550纳米的光波时，色散几乎为零，因其可将激光光的光谱限制在单一纵模（longitudinalmode）。这些技术上的突破使得第三代光纤通信系统的传输速率达到2.5Gb/s，而且中继器的间隔可达到100公里远。第四代光纤通信系统引进了光放大器（opticalamplifier），进一步减少中继器的需求。另外，波分复用（wavelength-divisionmultiplexing,WDM）技术则大幅增加传输速率。这两项

8、技术的发展让光纤通信系统的容量以每六个月增加一倍的方式大幅跃进，到了2001年时已经到达10Tb/s的惊人速率，足足是80年代光纤通信系统的200倍之