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怎样用光纤进行通信

火烧 2016-11-04 09:08:41 十万个为什么 1052
光通信最早可追溯到我国秦代。那时守卫万里长城的士兵,在高高的烽火台上用燃烧柴堆产生的黑烟和火光来传递信息。这是最原始的可见光通信。及至近代,在轮船上使用的灯光莫尔斯码通信,也是一种简单的可见光通信。 1880年,美国科学家贝尔发明了光电话,使光通信向前迈进

光通信最早可追溯到我国秦代。那时守卫万里长城的士兵,在高高的烽火台上用燃烧柴堆产生的黑烟和火光来传递信息。这是最原始的可见光通信。及至近代,在轮船上使用的灯光莫尔斯码通信,也是一种简单的可见光通信。

1880年,美国科学家贝尔发明了光电话,使光通信向前迈进了一步。然而,这种光电话不仅传输距离短,只能在213米距离内进行通话,而且传输容量极小,无实用价值。这是因为在当时找不到用于光通信的合适的光源,也没有理想的光传输的媒介体。

近一二十年来,经过科学家努力,在光源和传输媒介体方面出现了突破。在光源方面,出现了半导体激光器。它发出的激光束,具有频率成分单纯、振动方向一致、相位相同等特点,与无线电波的特性相似,作为信号传输的载体,十分理想。另外,激光的方向性很好,发射出去是一束平行的光线,几乎不发散,借助传输媒介体,能向远方传送。

光纤通信原理

与此同时,用来传输激光束的媒介体——光导纤维(简称光纤)也研制出来了。它用超纯石英为材料,直径只有头发丝那样细,由包层和芯层两部份组成,具有导光的特性。当聚焦成点光束的激光从光纤的一端按特定角度射入后,就在芯层和包层界面处发生多次反射,从而得以沿着封闭的光纤芯,从一端传送到另一端。


有了理想的光源,具备了传送信号的载体。又有了理想的媒介体,具备了让载体通过的传输线路。接下来的问题是如何在发送端把要传送的信号放进激光载体上,通过光纤传送到接收端,再将信号卸下来供使用。

光纤通信的原理,简单地说是这样的:

在发送端,从电话机出来的电信号送进光端机。在光端机中电信号的强弱变化使流过激光器的电流产生相应变化,从而使激光强度也相应变化,起到了直接将信号调制在激光波上的作用。然后,将已调制的光波信号耦合进光纤,通过光纤传输,传送到接收端光端机的光电二极管,由它进行检波,使光信号变成电信号,再送到电话机,电话就接通了。

用光纤进行通信,是用激光作为载体,用光纤作为传输线。整个通信过程,要经过从声—电—光电—声的变换过程。实际应用时,送进光端机的电信号,并非只是一台电话机送出来的电信号,而是由电信部门常用的通信设备,如载波通信设备送出来的包含有成千上万对电话的电信号。

光纤通信的最大优点是不受电磁干扰,通信容量极大,理论计算一条用光纤编成的光缆最多可通几十亿路电话。

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