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光纤通信技术的特点
时间：2018-05-31
在光纤通信 系统中，作为载波的光波频率比电波频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或波导管的损耗低得多，因此，相对于电缆通信或微波通信，光纤通信是利用光 导纤维传输光信号来实现通信的，比起其他通信方式来说有其明显的优越性。
1)传输容量大
光纤通信系统的容许频带（带宽）取决于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特 性。石英单模光纤在1.31um波长具有零色散特性，通过光纤的设计，还可以把零色散 波长移到1.55um。在零色散波长窗口，单模光纤都具有几十GHz.km的带宽。另一方 面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。最简单的是空分复用，因为光纤很细，直径 只有125um, —根光缆可以容纳几百根光纤，12 x 12 = 144根光纤的带状光缆早已实现„
这种方法使线路传输容量数十成百倍地增加，就单根光纤而言，采用波分复用（WDM) 或光頻分复用（OFDM)是增加光纤通信系统传输容量最有效的方法。另一方面，减小光源 谱线宽度和采用外调制方式，也是增加传输容量的有效方法。
目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般为2. 5 Gb/s和10 Gb/s。采用外调制技术， 传输速率可以达到40 Gb/s。WDM和光时分复用（OTDM)更是极大地增加了传输容量。 WDM最高水平为132个信道，传输容量为20Gb/s x 132 = 2640Gb/s,相当于120km的距 离传输了 3.3 x10 8条话路。
光纤具有极大的带宽，全波光纤（光纤的低损耗和低色散区在1.45 ~1.65um波长范 围）出现后，它的带宽可达25 TH z。若以其十分之一作为传输頻带，則可传输约1010路电话。 因此，光纤在单位面枳上有极大的信号传输能力，即单位面枳上的信息密度极高，传输容量 极大。
2) 传输损耗小，中继距离长
目前，单模光纤在1 310 nm波长窗口损耗为0.35 dB/km,在1 550 mn窗口损耗为
0.2dB/km, 而且在相当宽的频带内各频率的损耗几乎一样，因此，用光纤比用同轴电缆或
波导的中继距离长得多。
石英光纤在1.31um和1.55um波长，传输损耗分别为0. 50dB/Km和0. 20 dB/km,甚至更低。因此，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多，目前，采用外调制技术， 波长为1.55 um的色散移位单馍光纤通信系统，若其传输速率为2.5Gb /s,則中继距离可达150 km:若其传输速率为10 Gb/s,則中继距离可达100 km。
采用光纤放大器、色散补偿光纤，中继距离还可增加。而且,传输的误码率极低（10-9甚至更小）。
传输容量大、传输误码率低、中继距离长的优点，使光纤通信系统不仅适合于长途干线 而且适合于接入网的使用，这也是降低每千米话路的系统造价的主要原因。
3) 抗干扰性好，保密性强，使用安全
通信用的光纤由电绝缘的石英材料制成，有很强的抗电磁干扰能力。
光波导结构使光波能量基本上限制在光纤纤芯中传输，在纤芯外很快地衰减，光纤光埂密封 性好，若在光纤或光现的表面涂上一层消光剂则效果更好，因而信息不易泄露和窃听，保密 性好。光纤材料是石英（SIO2)介质，具有耐高溫、耐腐蚀的性能，因而可抵御恶劣的工作 环境。
4) 材料资源丰富，可节约金属材料
制造通常的电缆需要消耗大量的钠和鉛等有色金属。以四管中同轴电缆为例，1km四 管中同轴电缆约需用460kg铜，而制造1 km光纤，只需几十克石英即可。同时，制造光纤 的石英丰富而便宜，取之不竭。用光纤取代电缆，可节约大量的金属材料，具有合理使用地 球资源的重大意义。
5) 重量轻，可挠性好，敷设方便
相同话路的光缆要比电缆轻90%~50%，而光缆重量仅为电缆重量的1/10~1/20,直径不到电缆的1/5.另外，经过表面而涂覆的光纤其有很好的可挠性，便于敷设，可架空、直埋 或罝入管道。光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的条件下，其重量还是 比电缆轻得多，体枳也小得多。
通信设备的重量和体枳对许多领域特别是军事、航空和宇宙飞船等方面的应用其有特 别重要的意义。在飞机上用光纤代替电现，不仅降低了通信设备的成本，而且降低了飞机的 制造成本。例如，在美国波音747飞机上，用光纤通信代替电磅通信，使飞机重量减轻27磅(约12.247 kg),相当于飞机制造成本减少27万美元。
当然，光纤通信除了上述优点外，也存在一些缺点。例如，组件昂贵，光纤质地脆，机械 强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半径不宜太小等。这些缺点在技术上都是可 以克服的，它不影响光纤通信的实用。近年来，光纤通信发展很快，它已深刻地改变了通信 网的面貌，成为现代信息社会最坚实的基础，并向人们展现了无限美好的未来。
总之，光纤通信不仅在技术上具有很大的优越性，而且在经济上具有巨大的竞争能力， 因此其在信息社会中将发挥越来越重要的作用。随着传输容量的增加，由于采用了新的传 输媒质，使得相对造价直线下降。因此，光纤通信将会普及到人类生活的各个角落。
1)传输容量大
光纤通信系统的容许频带（带宽）取决于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特 性。石英单模光纤在1.31um波长具有零色散特性，通过光纤的设计，还可以把零色散 波长移到1.55um。在零色散波长窗口，单模光纤都具有几十GHz.km的带宽。另一方 面，可以采用多种复用技术来增加传输容量。最简单的是空分复用，因为光纤很细，直径 只有125um, —根光缆可以容纳几百根光纤，12 x 12 = 144根光纤的带状光缆早已实现„
这种方法使线路传输容量数十成百倍地增加，就单根光纤而言，采用波分复用（WDM) 或光頻分复用（OFDM)是增加光纤通信系统传输容量最有效的方法。另一方面，减小光源 谱线宽度和采用外调制方式，也是增加传输容量的有效方法。
目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般为2. 5 Gb/s和10 Gb/s。采用外调制技术， 传输速率可以达到40 Gb/s。WDM和光时分复用（OTDM)更是极大地增加了传输容量。 WDM最高水平为132个信道，传输容量为20Gb/s x 132 = 2640Gb/s,相当于120km的距 离传输了 3.3 x10 8条话路。
光纤具有极大的带宽，全波光纤（光纤的低损耗和低色散区在1.45 ~1.65um波长范 围）出现后，它的带宽可达25 TH z。若以其十分之一作为传输頻带，則可传输约1010路电话。 因此，光纤在单位面枳上有极大的信号传输能力，即单位面枳上的信息密度极高，传输容量 极大。
2) 传输损耗小，中继距离长
目前，单模光纤在1 310 nm波长窗口损耗为0.35 dB/km,在1 550 mn窗口损耗为
0.2dB/km, 而且在相当宽的频带内各频率的损耗几乎一样，因此，用光纤比用同轴电缆或
波导的中继距离长得多。
石英光纤在1.31um和1.55um波长，传输损耗分别为0. 50dB/Km和0. 20 dB/km,甚至更低。因此，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多，目前，采用外调制技术， 波长为1.55 um的色散移位单馍光纤通信系统，若其传输速率为2.5Gb /s,則中继距离可达150 km:若其传输速率为10 Gb/s,則中继距离可达100 km。
采用光纤放大器、色散补偿光纤，中继距离还可增加。而且,传输的误码率极低（10-9甚至更小）。
传输容量大、传输误码率低、中继距离长的优点，使光纤通信系统不仅适合于长途干线 而且适合于接入网的使用，这也是降低每千米话路的系统造价的主要原因。
3) 抗干扰性好，保密性强，使用安全
通信用的光纤由电绝缘的石英材料制成，有很强的抗电磁干扰能力。
光波导结构使光波能量基本上限制在光纤纤芯中传输，在纤芯外很快地衰减，光纤光埂密封 性好，若在光纤或光现的表面涂上一层消光剂则效果更好，因而信息不易泄露和窃听，保密 性好。光纤材料是石英（SIO2)介质，具有耐高溫、耐腐蚀的性能，因而可抵御恶劣的工作 环境。
4) 材料资源丰富，可节约金属材料
制造通常的电缆需要消耗大量的钠和鉛等有色金属。以四管中同轴电缆为例，1km四 管中同轴电缆约需用460kg铜，而制造1 km光纤，只需几十克石英即可。同时，制造光纤 的石英丰富而便宜，取之不竭。用光纤取代电缆，可节约大量的金属材料，具有合理使用地 球资源的重大意义。
5) 重量轻，可挠性好，敷设方便
相同话路的光缆要比电缆轻90%~50%，而光缆重量仅为电缆重量的1/10~1/20,直径不到电缆的1/5.另外，经过表面而涂覆的光纤其有很好的可挠性，便于敷设，可架空、直埋 或罝入管道。光纤重量很轻，直径很小。即使做成光缆，在芯数相同的条件下，其重量还是 比电缆轻得多，体枳也小得多。
通信设备的重量和体枳对许多领域特别是军事、航空和宇宙飞船等方面的应用其有特 别重要的意义。在飞机上用光纤代替电现，不仅降低了通信设备的成本，而且降低了飞机的 制造成本。例如，在美国波音747飞机上，用光纤通信代替电磅通信，使飞机重量减轻27磅(约12.247 kg),相当于飞机制造成本减少27万美元。
当然，光纤通信除了上述优点外，也存在一些缺点。例如，组件昂贵，光纤质地脆，机械 强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半径不宜太小等。这些缺点在技术上都是可 以克服的，它不影响光纤通信的实用。近年来，光纤通信发展很快，它已深刻地改变了通信 网的面貌，成为现代信息社会最坚实的基础，并向人们展现了无限美好的未来。
总之，光纤通信不仅在技术上具有很大的优越性，而且在经济上具有巨大的竞争能力， 因此其在信息社会中将发挥越来越重要的作用。随着传输容量的增加，由于采用了新的传 输媒质，使得相对造价直线下降。因此，光纤通信将会普及到人类生活的各个角落。
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