可觀不可褻的光纖
從本世紀(jì)70年代初至今，尤其是近20年來(lái)，光纖通信迅猛發(fā)展，現(xiàn)已在長(zhǎng)途干線網(wǎng)中逐步取代同軸電纜、微波等而成為主要傳輸手段。可以預(yù)計(jì)，在不久的將來(lái)，光纖通信將進(jìn)入用戶(hù)網(wǎng)，逐步取代用戶(hù)網(wǎng)中的音頻電纜，從而走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。所謂光纖通信，是指將要傳送的語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)信號(hào)等調(diào)制在光載波上，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最適合傳導(dǎo)光的傳輸媒介，是光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。
光纜是由一組光纖組成的用來(lái)傳播光束的、細(xì)小而柔韌的傳輸介質(zhì)。光纜不僅是目前可用的媒體，而且是今后若干年后將會(huì)繼續(xù)使用的媒體，其主要原因是這種媒體具有很大的帶寬。光纖與電導(dǎo)體構(gòu)成的傳輸媒體最基本的差別是，它的傳輸信息是光束，而非電氣信號(hào)。因此，光纖傳輸?shù)男盘?hào)不受電磁的干擾。
與傳統(tǒng)電纜相比，光纖具有損耗小、傳輸距離長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。目前使用的石英光纖在0.8－1.8pm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的損耗比所有傳統(tǒng)的電傳輸線低。由于光纖傳輸損耗低，所以其中繼距離達(dá)到幾十公里至上百公里，而傳統(tǒng)的電傳輸線中繼距離僅為幾公里。
光纖具有抗干擾性好、保密性強(qiáng)、使用安全等特點(diǎn)。光纖是非金屬介質(zhì)材料，具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，這是傳統(tǒng)的電通信所無(wú)法比擬的。光信號(hào)束縛在光纖芯子中傳輸，在芯子外很快衰減，這樣不會(huì)產(chǎn)生光纖間的串光現(xiàn)象，所以其保密性好且能保證同一光纜中不同光纖間光信號(hào)的傳輸質(zhì)量。光纖具有抗高溫和耐腐蝕的性能，因而可以抵御惡劣的工作環(huán)境。
光纖的體積小、重量輕，便于敷設(shè)。光纖細(xì)如發(fā)絲，其外直徑僅為125pm，加塑套后的外徑也小于1mm，再加上光纖材料比重小，因而制成光纜后，直徑比電纜細(xì)，重量也輕很多。例如一根18芯的光纜每公里約重150kg，而18芯同軸電纜每公里約重11噸。經(jīng)過(guò)表面涂敷的光纖具有很好的可撓性，便于敷設(shè)，可架空或置入管道。
制作光纖的原材料豐富。石英光纖的主要成分是二氧化硅（SiO2），這是地球最主要的成分之一。而傳統(tǒng)通信電纜的主要材料為稀有金屬銅，其資源嚴(yán)重緊缺，這樣使用光纖作為傳輸媒介可以節(jié)省大量的越來(lái)越寶貴的金屬材料。
光纖由單根玻璃光纖、緊靠纖心的包層以及塑料保護(hù)涂層組成，如下圖所示。為使用光纖傳輸信號(hào)，光纖兩端必須配有光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，光發(fā)射機(jī)執(zhí)行從光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換的通常是發(fā)光二極管（LED）或注入式激光二極管（ILD）；實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的是光電二極管或光電三極管。
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根據(jù)光在光纖中的傳播方式，光纖有兩種類(lèi)型：多模光纖和單模光纖。多模光纖又根據(jù)其包層的折射率進(jìn)一步分為突變型折射率光纖和漸變型折射率光纖。以突變型折射率光纖作為傳輸媒介時(shí)，發(fā)光管以小于臨界角發(fā)射的所有光都在光纜包層界面進(jìn)行反射，并通過(guò)多次內(nèi)部反射沿纖心傳播。這種類(lèi)型的光纜主要適用于適度比特率的場(chǎng)合。
多模突變型折射率光纖的散射通過(guò)使用具有可變折射率的纖心材料來(lái)減小。折射率隨離開(kāi)纖心的距離而增加，導(dǎo)致光沿纖心的傳播好像是正弦波。將纖心直徑減小到一種波長(zhǎng)（3-10um），可進(jìn)一步改進(jìn)光纖的性能，在這種情況下，所有發(fā)射的光都沿直線傳播，這種光纖稱(chēng)為單模光纖。這種單模光纖通常使用ILD作為發(fā)光元件，可操作的速率為數(shù)百M(fèi)bps。
從上述三種光纖接收的信號(hào)看，單模光纖接收的信號(hào)與輸入的信號(hào)最接近，多模漸變型次之，多模突變型接收的信號(hào)散射最嚴(yán)重，因而它所獲得的速率最低。
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