光纖通信技術(shù)概論

光纖通信技術(shù)(optical fiber communications)從光通信中脫穎而出，已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術(shù)，其近年來發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來信息社會(huì)中各種信息的主要傳送工具。

光纖即為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測(cè)器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類外，在應(yīng)用中，光纖常按用途進(jìn)行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。

傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。光纖通信是利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質(zhì)將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。當(dāng)今，光纖以其傳輸頻帶寬、抗干擾性高和信號(hào)衰減小，而遠(yuǎn)優(yōu)于電纜、微波通信的傳輸，已成為世界通信中主要傳輸方式。1966年英籍華人高錕(Charles Kao)發(fā)表論文提出用石英制作玻璃絲(光纖)，其損耗可達(dá)20dB/km，可實(shí)現(xiàn)大容量的光纖通信。當(dāng)時(shí)，世界上只有少數(shù)人相信，如英國的標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)室(STL)、美國的Corning玻璃公司，Bell實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)導(dǎo)。2009年高錕因發(fā)明光纖獲得諾貝爾獎(jiǎng)。1970年，Corning公司研制出損失低達(dá)20dB/km，長(zhǎng)約30 m的石英光纖，據(jù)說花費(fèi)了3000千萬美元。1976年Bell實(shí)驗(yàn)室在華盛頓亞特蘭大建立了一條實(shí)驗(yàn)線路，傳輸速率僅45Mb/s，只能傳輸數(shù)百路電話，而用中同軸電纜可傳輸1800路電話。因?yàn)楫?dāng)時(shí)尚無通信用的激光器，而是用發(fā)光二極管(LED)做光纖通信的光源，所以速率很低。1984年左右，通信用的半導(dǎo)體激光器研制成功，光纖通信的速率達(dá)到144Mb/s，可傳輸1920路電話。1992年一根光纖傳輸速率達(dá)到2.5Gb/s，相當(dāng)3萬余路電話。1996年，各種波長(zhǎng)的激光器研制成功，可實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)多通道的光纖通信，即所謂“波分復(fù)用”(WDM)技術(shù)，也就是在1根光纖內(nèi)，傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。于是光纖通信的傳輸容量倍增。在2000年，利用WDM技術(shù)，一根光纖光纖傳輸速率達(dá)到640Gb/s。有人對(duì)高錕1976年發(fā)明了光纖，而2010年才獲得諾貝爾獎(jiǎng)有很大的疑問。事實(shí)上，從以上光纖發(fā)展史可以看出，盡管光纖的容量很大，沒有高速度的激光器和微電子仍不能發(fā)揮光纖超大容量的作用。電子器件的速率才達(dá)到吉比特/秒量級(jí)，各種波長(zhǎng)的高速激光器的出現(xiàn)使光纖傳輸達(dá)到太比特/秒量級(jí)(1Tb/s=1000 Gb/s)，人們才認(rèn)識(shí)到“光纖的發(fā)明引發(fā)了通信技術(shù)的一場(chǎng)革命!”

光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度(頻率)變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去;在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息.隨著信息技術(shù)傳輸速度日益更新，光纖技術(shù)已得到廣泛的重視和應(yīng)用。在多微機(jī)電梯系統(tǒng)中，光纖的應(yīng)用充分滿足了大量的數(shù)據(jù)通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術(shù)在電梯上的應(yīng)用，大大提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度，使電梯系統(tǒng)的并聯(lián)群控性能有了明顯提高。電梯上所使用的光纖通信裝置主要由光源、光電接收器和光纖組成。