什么是电缆的光纤通信及其发展？
2022-01-05 09:24:35 | 来自: 青岛汉河电缆销售公司 | 浏览次数:
光纤通信是以激光为光源,以光纤为传输媒质的通信方式。即把要传输的电话、电报、图像和数据等电信号先转变成光信号,再由光纤进行传输，在光纤另一端进行光电转换。激光是-种谱线很窄方向性极好、频率和相位都一致的相干光。
利用光来传输信息,历史非常久远。例如中国古代的峰火台、航海用的灯塔、及旗语等。这种古老的方式受到许多现实条件的约束，如对气象及地形条件的苛求，且传输速度及传输信息的容量都非常有限。在1790年左右，法国发明建立了一个光电报系统。利用带有可活动信号臂的塔来传输信息。该系统可在15分钟内将信号传输200km,成为当时最为有效和先进的传输方式。
1880年,美国贝尔发明了利用光波作载波传输话音信息的“光电话”。其原理是:利用太阳光或弧光灯作光源,光线通过透镜聚焦在振动镜片上，当人对话简说话时，振动镜片随话音振动，使反射光随话音的变化而变化,反射光为话音所调制，传输到接受端的光波就是已调光波。接受端设有抛物面反射镜,把经空气传输的已调光波反射到硅片，硅片将光转换为电流送达受话器，就此完成了系统的传输。此系统以光作为载波,但由于光源是自然光,谱线宽、方向性差，且利用空气作传输媒质，系统稳定性极差,传输距离只能达到几百米。虽然此系统没有实际应用，但证实了光作为载波传输信息方式的可行性。在光电话发明之前, 1870年,英国的John Tyndall用实验说明光可以在水中传输,实验系统利用了当代光纤传输的内部全反射原理。至此人类完成了光调试、光传导的初步实验。在1934年，美国的Norman. R. French获得了光电话系统专利。专利描述了光缆网络的工作原理。该光缆由固体玻璃棒或类似材料构成，在其工作波长上的衰减系数应很小。此项专利的产生标志着光调试、光传导实验到网络组建,传输介质的选定,光纤通信已接近实际应用。1960年,美国的Maiman发明了第一个红宝石激光器。此激光器产生的激光,谱线很窄、方向性好,亮度极高，是频率和相位都一-致的相千光,成为理想的光载波。Maiman的发明使光通信进人了一个崭新的阶段。此后,氦氖激光器、CO2激光器的产生都为光通信的发展奠定了基础。激光器的产生,解决了光载波的问题,下面要解决的是传输受气候条件的影响，能量损失严重。人们把光传输转人地下，进行了光波地下传输的各种试验，这就是透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。经过大量研究和实践后发现，这种传输方式在实际应用中将会遇到许多无法克服的困难。寻找理想的传输介质，人们开始就想到了玻璃纤维,但当时玻璃纤维的传输损耗太大,直到1965年,其值仍在1000dB/ km左右,因而一直被认为不可能用于光通信。1966年,在光波通信因传输介质问题而出现低潮的时候，在英国电信工作的英籍华人高锟博士(90年代已回到香港工作)对光通信作出了大胆设想，提出了光纤通信的概念。他认为,电可以沿着导电的金属导线远距离传输,光也能沿着低损耗玻璃远距离传输;消除玻璃中的各种杂质,做出有实用价值的低衰耗光纤是完全可能的;提出如果光纤衰耗能降到20dB/km以下，就可能应用于通信;并提出光纤的衰耗为20dB/km的要求还远远大于材料的机理所确定的损耗极限。于是许多国家又开始着手这方面的研究工作。
1970年美国康宁公司经过反复研究和实验，终于研制成功了衰减为20dB/ km的石英光纤。该光纤直径很小,只有人的发丝那么细,且柔软可挠。它的出现既克服了地下透镜或反射镜波导存在的问题,又避免了大气对光波导的干扰，因而成了一种理想的传输介质,证实了四年前高锟博士的设想。从此光纤成了未来光通信大有希望的理想传输介质,高锟也被世人尊为“光纤之父”。1972年康宁又把光纤的衰耗降到4dB/km。1973 年贝尔实验室发明的MCVD(改进的汽相沉积)法制造光纤,使光纤的衰耗降到1dB/km。就在光纤作为光通信的传输媒质有了重大突破的同一年(1970年),美国贝尔实验室研制成功室温下连续振荡的半导体(GaAlAs)激光器。与气体激光器相比,半导体激光器体积小，耗电少,又能直接用电流调制,使用极为方便,为光纤通信找到了合适的光源。但是,初期的半导体激光器寿命很短,只有几个小时。此后,各国不懈努力,各种实用的激光器相继问世。1976 年日本NTT和美国麻省理工学院又研制出InGaAsP长波长激光器。1977年贝尔实验室研制成功了室温下寿命为100万小时的GaAlAs激光器，为光纤通信的商用化奠定了基础。
1976年美国首先在亚特兰大成功地进行了44. 736Mb/ s传输10km的光纤通信系统现场试验,使光纤通信向实用化迈出了第一步。到1980年,多模光纤通信系统已经投人商用,单模光纤通信系统也进入了现场试验。以后光纤通信在全世界就飞速发展起来。1990年底，全世界已建成1600万公里光纤线路,其中美国724万公里,日本161万公里,英国100万公里。此时光纤通信、卫星通信和微波通信并列为当代三种主要通信手段。1992年底全世界敷设光纤4420万公里,其中海底光缆已达70.4万公里。1999 年,全世界使用光纤7000万公里,其中长途光缆占23%,海底光缆占2%,城域网和接人网光缆占70% ,用户光缆占5%。G. 655光纤(非零色散位移光纤)、DWDM(密集波分复用)技术、EDFA(掺铒光纤放大器)光器件等一系列先进技术已大量用于长途通信系统，系统传输速率已达10Gb/ s(STM- -64),更高容量试验系统层出不穷,日新月异。全世界都达到一个共识，传输质量最好,传输频带最宽的光纤通信是当今信息高速公路的最佳选择。
