光纤通信之所以发展迅猛,主要缘于它具有以下特点。
①通信容量大,传输距离长。
由于光纤通信使用的光波具有很高的频率(约为10“IIz),因此光纤通信具有很大的通信容量。一根光纤理论上可以同时传输近100亿路电话和。1000万路电视节目。目前,实用水平为每对光纤传输480 000多路电话信号(40 Gb/s),比3600路中同轴电缆的通信容量大得多。现在已经达到10.932 Tb/s(256×42.7Gb/s)。国内公司(例如深圳华为公
司和中兴公司)可以提供1.6Tb/s(160×10Gb/s)的传输能力,相当于每对光纤传输1920多万路电话信号。
由于光纤的衰减很低,所以能够实现很长的中继距离。目前,实用的光纤通信系统采用石英光纤。在1.55µm波长区,石英光纤的衰减系数可低于O.2 dB/km,这比目前其他
通信线路的衰减系数都要低。由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200 km~:2上,而其他通信线路组成酶通信系统中继距离(或增音距离)一般说来小得多。
如果将来采用非石英系的极低衰减光纤,其理论衰减系数可下降到10。~10。dB/km,则光纤通信系统的中继距离可达数千、甚至数万千米。这样,在任何情况下光纤通信系统都可以不设中继系统,它对降低海底通信的成本、提高可靠性及稳定性具有特别重要的意义。
②抗电磁干扰,传输质量佳。
任何信息传输系统都应具有一定的抗干扰能力,否则就无实用意义。通信的干扰源很多:有天然干扰源,如雷电干扰、电离层的变化及太阳的黑子活动等;有工业干扰源,如电动机和高压电力线;还有无线电通信的相互干扰等。这些干扰的影响都是现代通信必须认真对待的问题。一般说来,现有韵龟通信尽管采取了各种措施,但都不能满意地解决以上各种干扰的影响。由于光纤通信使用的光载波频率很高,因此不受以上干扰的影响,这从根本上解决了电通信系统多年来困扰人们的干扰问题。
③信号串扰小,保密性能好。
对通信系统的另一个重要要求是保密性好。然而,随着科学技术的发展,传统的通信方式很容易被人所窃听,只要在明线或电缆线路附近(甚至几千米之外)设置一个特别的接收装置,就可以获得明线或电缆中传输的信息。因此,现有的通信系统都面临着怎样保密的问题。
光纤通信与电通信不同,光波在光纤中传输是不会跑出光纤之外的。即使在转弯处弯曲半径很小时,漏出光纤的光波也十分微弱。如果在光纤或光缆表面涂上一层消光剂,光纤中的光就完全不会泄漏出来,无辐射,难以窃听。
此外。由于光纤中的光波不会泄漏出来,我们在电通信中常见的线路之间的串话现象就可以完全避免。同时,它也不会币扰其他通信设备或测试设备。
④原材料来源丰富,节省了有色金属,环境保护好。
现有的电话线或电缆是由铜、铝、铅等金属材料制成韵。但从甘前地质调查情况来看,世界上铜的储藏量极其有限,美国能源部预钡,按现在的开采速度世界上的铜最多还能开采50年左右。光纤的主要原材料是石英(二氧化硅),来源丰富。日本专家预言,将日本本土挖掘10cm,石英可供日本使用15亿年。此外,如果从上海至北京修一条中同轴电缆线路(早期使用的电缆),则需要铜800 t、铅300 t。鲥果用光纤代替铜、铅等有色金属,在保持同样的传输容量条件下仅需要10 kg石英。因此,光纤通信技术的推广应用将节约火量的有色金属材料,具有合理使用地球资源的战略意义。
⑤光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输。
通信设备体积的大小和重量的轻重对许多领域具有特别重要的意义,特别是在军事、航空及宇宙飞船等方面的应用。光纤的芯径很细,它只有单管同轴电缆芯径的1%左右。光缆的直径也很小,8芯光缆横截面直径约为lO mm,而标准同轴电缆为47 mm。目前,利用光纤通信的这个特点,在市话中继线路中成功地解决了地下管道的拥挤问题,节省了地下管遭的建设投资。
光缆的重量比电缆轻得多。例如,一根18芯同轴电缆每米重量约为11 kg,而同等容量的一根光缆每米仅重约90 g。。近年来,许多国家在飞机上使用光纤通信设备,它不仅降
低了通信设备、飞机的制造成本,而且提高了通信系统的抗干扰能力、保密性及飞机设计的灵活性。如果考虑在宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信,则意义就更大了。
⑥光缆适应性强,寿命长。
由于光纤通信上述的许多优点,除了在公用通信和专用通信中使用外,它还在其他许多领域,如测量、传感、自动控制及医疗卫生等方面,都得到了广泛的应用。
光纤通信也存在一些缺点:由于在光纤生产过程中光纤表面存在或产生微裂纹,从而使光纤抗拉强度低;光纤的连接必须使用专门的工具和仪表;光纤和光缆结构设计、生产、运输、施工、维护中应采取~些防水措施;光分路、耦合不方便,光纤弯阻半径不能太小等。光纤通信的这些缺点都可以克服,在实际工程和维护工作中应尽量注意及避免这些问题的发生。
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