可观不可亵的光纤

　　从本世纪70年代初至今，尤其是近20年来，光纤通信迅猛发展，现已在长途干线网中逐步取代同轴电缆、微波等而成为主要传输手段。可以预计，在不久的将来，光纤通信将进入用户网，逐步取代用户网中的音频电缆，从而走进千家万户。所谓光纤通信，是指将要传送的语音、图像和数据信号等调制在光载波上，以光纤作为传输媒介的通信方式。光纤是迄今为止发现的最适合传导光的传输媒介，是光纤通信系统中不可缺少的组成部分。

　　光缆是由一组光纤组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。光缆不仅是目前可用的媒体，而且是今后若干年后将会继续使用的媒体，其主要原因是这种媒体具有很大的带宽。光纤与电导体构成的传输媒体最基本的差别是，它的传输信息是光束，而非电气信号。因此，光纤传输的信号不受电磁的干扰。

　　与传统电缆相比，光纤具有损耗小、传输距离长的优点。目前使用的石英光纤在0.8－1.8pm波长范围内的损耗比所有传统的电传输线低。由于光纤传输损耗低，所以其中继距离达到几十公里至上百公里，而传统的电传输线中继距离仅为几公里。

　　光纤具有抗干扰性好、保密性强、使用安全等特点。光纤是非金属介质材料，具有很强的抗电磁干扰能力，这是传统的电通信所无法比拟的。光信号束缚在光纤芯子中传输，在芯子外很快衰减，这样不会产生光纤间的串光现象，所以其保密性好且能保证同一光缆中不同光纤间光信号的传输质量。光纤具有抗高温和耐腐蚀的性能，因而可以抵御恶劣的工作环境。

　　光纤的体积小、重量轻，便于敷设。光纤细如发丝，其外直径仅为125pm，加塑套后的外径也小于1mm，再加上光纤材料比重小，因而制成光缆后，直径比电缆细，重量也轻很多。例如一根18芯的光缆每公里约重150kg，而18芯同轴电缆每公里约重11吨。经过表面涂敷的光纤具有很好的可挠性，便于敷设，可架空或置入管道。

　　制作光纤的原材料丰富。石英光纤的主要成分是二氧化硅（SiO2），这是地球最主要的成分之一。而传统通信电缆的主要材料为稀有金属铜，其资源严重紧缺，这样使用光纤作为传输媒介可以节省大量的越来越宝贵的金属材料。

　　光纤由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层以及塑料保护涂层组成，如下图所示。为使用光纤传输信号，光纤两端必须配有光发射机和接收机，光发射机执行从光信号到电信号的转换。实现电光转换的通常是发光二极管（LED）或注入式激光二极管（ILD）；实现光电转换的是光电二极管或光电三极管。

　　根据光在光纤中的传播方式，光纤有两种类型：多模光纤和单模光纤。多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为突变型折射率光纤和渐变型折射率光纤。以突变型折射率光纤作为传输媒介时，发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆包层界面进行反射，并通过多次内部反射沿纤心传播。这种类型的光缆主要适用于适度比特率的场合。

　　多模突变型折射率光纤的散射通过使用具有可变折射率的纤心材料来减小。折射率随离开纤心的距离而增加，导致光沿纤心的传播好像是正弦波。将纤心直径减小到一种波长（3-10um），可进一步改进光纤的性能，在这种情况下，所有发射的光都沿直线传播，这种光纤称为单模光纤。这种单模光纤通常使用ILD作为发光元件，可操作的速率为数百Mbps。

　　从上述三种光纤接收的信号看，单模光纤接收的信号与输入的信号最接近，多模渐变型次之，多模突变型接收的信号散射最严重，因而它所获得的速率最低。

［上一页］ ［下一页］