光纖通信之所以發(fā)展迅猛,主要緣于它具有以下特點。
①通信容量大,傳輸距離長。
由于光纖通信使用的光波具有很高的頻率(約為10“IIz),因此光纖通信具有很大的通信容量。一根光纖理論上可以同時傳輸近100億路電話和。1000萬路電視節(jié)目。目前,實用水平為每對光纖傳輸480 000多路電話信號(40 Gb/s),比3600路中同軸電纜的通信容量大得多。現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到10.932 Tb/s(256×42.7Gb/s)。國內(nèi)公司(例如深圳華為公
司和中興公司)可以提供1.6Tb/s(160×10Gb/s)的傳輸能力,相當(dāng)于每對光纖傳輸1920多萬路電話信號。
由于光纖的衰減很低,所以能夠?qū)崿F(xiàn)很長的中繼距離。目前,實用的光纖通信系統(tǒng)采用石英光纖。在1.55µm波長區(qū),石英光纖的衰減系數(shù)可低于O.2 dB/km,這比目前其他
通信線路的衰減系數(shù)都要低。由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大中繼距離可達(dá)200 km~:2上,而其他通信線路組成酶通信系統(tǒng)中繼距離(或增音距離)一般說來小得多。
如果將來采用非石英系的極低衰減光纖,其理論衰減系數(shù)可下降到10。~10。dB/km,則光纖通信系統(tǒng)的中繼距離可達(dá)數(shù)千、甚至數(shù)萬千米。這樣,在任何情況下光纖通信系統(tǒng)都可以不設(shè)中繼系統(tǒng),它對降低海底通信的成本、提高可靠性及穩(wěn)定性具有特別重要的意義。
、诳闺姶鸥蓴_,傳輸質(zhì)量佳。
任何信息傳輸系統(tǒng)都應(yīng)具有一定的抗干擾能力,否則就無實用意義。通信的干擾源很多:有天然干擾源,如雷電干擾、電離層的變化及太陽的黑子活動等;有工業(yè)干擾源,如電動機和高壓電力線;還有無線電通信的相互干擾等。這些干擾的影響都是現(xiàn)代通信必須認(rèn)真對待的問題。一般說來,現(xiàn)有韻龜通信盡管采取了各種措施,但都不能滿意地解決以上各種干擾的影響。由于光纖通信使用的光載波頻率很高,因此不受以上干擾的影響,這從根本上解決了電通信系統(tǒng)多年來困擾人們的干擾問題。
、坌盘柎?dāng)_小,保密性能好。
對通信系統(tǒng)的另一個重要要求是保密性好。然而,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的通信方式很容易被人所竊聽,只要在明線或電纜線路附近(甚至幾千米之外)設(shè)置一個特別的接收裝置,就可以獲得明線或電纜中傳輸?shù)男畔。因此,現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都面臨著怎樣保密的問題。
光纖通信與電通信不同,光波在光纖中傳輸是不會跑出光纖之外的。即使在轉(zhuǎn)彎處彎曲半徑很小時,漏出光纖的光波也十分微弱。如果在光纖或光纜表面涂上一層消光劑,光纖中的光就完全不會泄漏出來,無輻射,難以竊聽。
此外。由于光纖中的光波不會泄漏出來,我們在電通信中常見的線路之間的串話現(xiàn)象就可以完全避免。同時,它也不會幣擾其他通信設(shè)備或測試設(shè)備。
、茉牧蟻碓簇S富,節(jié)省了有色金屬,環(huán)境保護好。
現(xiàn)有的電話線或電纜是由銅、鋁、鉛等金屬材料制成韻。但從甘前地質(zhì)調(diào)查情況來看,世界上銅的儲藏量極其有限,美國能源部預(yù)鋇,按現(xiàn)在的開采速度世界上的銅最多還能開采50年左右。光纖的主要原材料是石英(二氧化硅),來源豐富。日本專家預(yù)言,將日本本土挖掘10cm,石英可供日本使用15億年。此外,如果從上海至北京修一條中同軸電纜線路(早期使用的電纜),則需要銅800 t、鉛300 t。鰣果用光纖代替銅、鉛等有色金屬,在保持同樣的傳輸容量條件下僅需要10 kg石英。因此,光纖通信技術(shù)的推廣應(yīng)用將節(jié)約火量的有色金屬材料,具有合理使用地球資源的戰(zhàn)略意義。
、莨饫w尺寸小、重量輕,便于敷設(shè)和運輸。
通信設(shè)備體積的大小和重量的輕重對許多領(lǐng)域具有特別重要的意義,特別是在軍事、航空及宇宙飛船等方面的應(yīng)用。光纖的芯徑很細(xì),它只有單管同軸電纜芯徑的1%左右。光纜的直徑也很小,8芯光纜橫截面直徑約為lO mm,而標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜為47 mm。目前,利用光纖通信的這個特點,在市話中繼線路中成功地解決了地下管道的擁擠問題,節(jié)省了地下管遭的建設(shè)投資。
光纜的重量比電纜輕得多。例如,一根18芯同軸電纜每米重量約為11 kg,而同等容量的一根光纜每米僅重約90 g。。近年來,許多國家在飛機上使用光纖通信設(shè)備,它不僅降
低了通信設(shè)備、飛機的制造成本,而且提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力、保密性及飛機設(shè)計的靈活性。如果考慮在宇宙飛船和人造衛(wèi)星上使用光纖通信,則意義就更大了。
⑥光纜適應(yīng)性強,壽命長。
由于光纖通信上述的許多優(yōu)點,除了在公用通信和專用通信中使用外,它還在其他許多領(lǐng)域,如測量、傳感、自動控制及醫(yī)療衛(wèi)生等方面,都得到了廣泛的應(yīng)用。
光纖通信也存在一些缺點:由于在光纖生產(chǎn)過程中光纖表面存在或產(chǎn)生微裂紋,從而使光纖抗拉強度低;光纖的連接必須使用專門的工具和儀表;光纖和光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、施工、維護中應(yīng)采取~些防水措施;光分路、耦合不方便,光纖彎阻半徑不能太小等。光纖通信的這些缺點都可以克服,在實際工程和維護工作中應(yīng)盡量注意及避免這些問題的發(fā)生。
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