光纤通信原理和应用及其发展趋势

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1、光纤通信原理和应用及其发展趋势摘要：简述光纤通信的发展历史及其优点，介绍了光纤的结构与导光原理、光纤通信在各个方面的应用以及其发展趋势。关键词：光纤通信优点原理应用1引言光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤通信技术(opticalfibercommunications)从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱0—，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光导纤维通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤通信作为一门新兴

2、技术，在近30年來迅猛发展，给世界通信技术乃至国民经济、国防爭业和人民生活带来了冃大变革。2发展历史1966年，英籍华人高银(C・K・Kao)预见利川玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维(简称光纤)。当时，世界上最优秀的光学玻璃衰减达lOOOdB/km左右。1970年,美国康宁公司首先研制成衰减为20dB/km的光纤。从此，光纤就进入了实用化的发展阶段,1比界各国纷纷开展光纤通信的研究。光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。为了实现长距离的光纤通信，必须减小光纤的衰减。C・K・Kao早就指出降低

3、玻璃内的过渡金属杂质离子是降低光纤衰减的主要因索。另一方而，玻璃内的0H离子对哀减也有严重的影响。到了1976年，人们设法降低0H含量后发现衰减的长波长窗口有：1.311.55umo1980年，光纤衰减已降低到0.2dB/km(1.55um),接近理论值。这样，使得进行长距离的光纤通信成为可能。与此同时，为促进光纤通信系统的实丿kl化，人们乂及时地开发出适用于长波长的光源、激光器、发光管、光检测器。应运而生的光纤成缆。光无源器件和性能测试及工程应用仪衣等技术口臻成熟。这都为光纤光缆作为新的通信传输媒介奠定了良好的基础。1

4、976年，美国西屋电气公司在亚特兰人成功地进行了世界上第一个44.736Mbit/s11传输110km的光纤通信系统的现场实验，使光纤通信向实用化迈出了第一步。1981年以后，用光纤通信技术人规模地制成商品并推向帀场。历经近20年突飞猛进的发展，光纤通信速率由1978年的45Mbit/s提髙到目前的40Gbit/s。我国自70年代初就开始了光纤通信技术的研究。1977年，武汉邮电研究院研制成功中国第-•根阶跃折射率分布的、波长为0.85um多模光纤。后來乂研制成单模光纤和特殊光纤以及光通信设备。现在，我国光纤通信产业已初

5、具规模，能够牛产光纤光缆、光电器件、光端机及其他工程应用方血的配套仪表器件等。由此可见，中国已具有大力发展光纤通信的综合实力。3光纤通信的优点(1)频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，山于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽人的优势。通常采川各种复杂技术来增加传输的容暈,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。H前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到lOGbpSo(1)损耗低，中继距

6、离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0〜20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成木和复杂性可大大降低。(2)抗电磁十扰能力强。光纤原材料是rh石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与Z相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受口然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线

7、平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这-点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。(3)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串咅干扰，同时在光缆外而，也无法窃听到光纤中传输的信息。除以上特点Z外，还

8、有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。4光纤的结构与导光原理4.1光纤的结构光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称。