光纖通信,是以光波運(yùn)載信號,以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的一種通信方式。8光纖通信技術(shù)電纜通信和微波通信的載波是電波，光纖通信的載波是光波。光波和電波都是電磁波，但是頻率差別很大。光纖通信用的近紅外光(波長約1μm)的頻率(約300THz)比微波(波長為0.1m~1mm)的頻率(3~300GHz)高3個數(shù)量級以上。一光纖基礎(chǔ)知識數(shù)字光纖通信,是以光波運(yùn)載數(shù)字信號,以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的一種通信方式。1996年，英籍華人“光通信之父”高錕(C.K.Kilo)博士根據(jù)介質(zhì)波導(dǎo)理論提出了光纖通信的概念。光纖的構(gòu)造

1、纖芯：是由純石英玻璃拉絲而成，純度6個九（99.9999%），其余為摻雜的極少量的P2O5、GeO2，以提高纖芯的折射率。2、包層：是含有少量摻雜劑的高純度SiO2，摻雜劑有硼或氟，以降低包層的折射率。3、涂覆層：增加光纖的柔性及強(qiáng)度，一般為兩次涂覆，使用環(huán)氧樹脂或者硅橡膠。4、套塑層：加強(qiáng)光纖的機(jī)械強(qiáng)度，并可以著色，使用尼龍或者聚乙烯。為了使光纖能在工程中實(shí)用化,能承受工程中拉伸、側(cè)壓和各種外力作用,還要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度才能使性能穩(wěn)定。因此,將光纖制成不同結(jié)構(gòu)、不同形狀和不同種類的光纜以適應(yīng)光纖通信的需要。根據(jù)不同的用途和條件,制成的光纜種類很多,但其基本結(jié)構(gòu)是相同的。光纜主要由纜芯、護(hù)套和加強(qiáng)元件組成。1、纜芯纜芯是由光纖芯組成的,它可分為單芯和多芯兩種。單芯型纜芯和多芯型纜芯結(jié)構(gòu)的比例如下表所示。

光纜單芯型由單根二次涂覆處理后的光纖組成。多芯型由多根經(jīng)二次涂覆處理后的光纖組成,它又分為帶狀結(jié)構(gòu)和單位式結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)外對二次涂覆主要采用下列兩種保護(hù)結(jié)構(gòu):（1）緊套結(jié)構(gòu)。在光纖與套管之間有一個緩沖層,其目的是為了減少外面應(yīng)力對光纖的作用。緩沖層一般采用硅樹脂,二次被覆用尼龍口。這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。（2）松套結(jié)構(gòu)。將一次涂覆后的光纖放在一個管子中,管中充油膏,形成松套結(jié)構(gòu)。這種光纖的優(yōu)點(diǎn)是:機(jī)械性能好,防水性好,便于成纜。緊套和松套光纖結(jié)構(gòu)示意圖(a)緊套光纖結(jié)構(gòu)示意圖；(b)松套光纖結(jié)構(gòu)示意圖2、強(qiáng)度元件由于光纖的材料比較脆,容易斷裂,為了使光纜便于承受敷設(shè)安裝時所加的外力等,在光纜內(nèi)中心或四周要加一根或多根加強(qiáng)元件。加強(qiáng)元件的材料可用鋼絲或非金屬的纖維——增強(qiáng)塑料(FRP)等。3、護(hù)層光纜的護(hù)層主要是對已形成的光纖芯線起保護(hù)作用,避免受外部機(jī)械力和環(huán)境損壞。因此,要求護(hù)層具有耐壓力、防潮、濕度特性好、重量輕、耐化學(xué)侵蝕、阻燃等特點(diǎn)。光纜的護(hù)層又分內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層,內(nèi)護(hù)層一般采用聚乙烯或聚氦乙烯等,外護(hù)層可根據(jù)敷設(shè)條件而定,要采用由鉆帶和聚乙烯組成的LAP外護(hù)套加鋼絲鎧裝等。下面介紹幾種有代表性的光纜結(jié)構(gòu)形式。

(1)層絞式光纜。它是將若干根松套（或緊套）光纖芯線以強(qiáng)度元件為中心絞合在一起的一種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的纜芯制造設(shè)備簡單，成本低,芯線數(shù)不超過10根，工藝相當(dāng)成熟，得到廣泛應(yīng)用。采用松套光纖的纜芯可以增強(qiáng)抗拉強(qiáng)度，改善溫度特性。(2)單位式光纜。它是將幾根至十幾根光纖芯線集合成一個單位,由數(shù)個單位以強(qiáng)度元件為中心絞合成纜，其芯線數(shù)一般適用于幾十芯。(3)骨架式光纜。這種結(jié)構(gòu)是將單根或多根光纖放入骨架的螺旋槽內(nèi),骨架中心是強(qiáng)度元件,骨架上的溝槽可以是V型、U型或凹型。由于光纖在骨架溝槽內(nèi)具有較大空間,因此當(dāng)光纖受到張力時,可在槽內(nèi)作一定的位移,從而減少了光纖芯線的應(yīng)力應(yīng)變和微變,這種光纖具有耐側(cè)壓、抗彎曲、抗拉的特點(diǎn)。(4)帶狀式光纜。它是將4～12根光纖芯線排列成行,構(gòu)成帶狀光纖單元,再將多個帶狀單元放入大套管內(nèi)，形成中心束管式結(jié)構(gòu)，也可以把帶狀光纖單元放入骨架凹槽內(nèi)或松套管內(nèi)，形成骨架式或?qū)咏g式結(jié)構(gòu)。這種光纜的結(jié)構(gòu)緊湊,采用此種結(jié)構(gòu)可做成上千芯的高密度用戶光纜，已廣泛應(yīng)用于接入網(wǎng)。(a)層絞式；(b)單位式；(c)骨架式；(d)帶狀式。(5)中心束管式光纜。中心束管式把一次被覆光纖或光纖束放入大套管中，加強(qiáng)件配置在套管周圍而構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)件同時起著護(hù)套的部分作用，有利于減輕光纜的重量。5、常見光纜6芯緊套層絞式光纜(架空、管道)(b)12芯松套層絞式光纜(直埋防蟻)5、常見光纜(c)12芯骨架式光纜(直埋)(d)6~48芯束管式光纜(直埋)5、常見光纜(e)108芯帶狀光纜(f)LXE束管式光纜(架空、管道、直埋)5、常見光纜(g)淺海光纜5、常見光纜(h)架空地線復(fù)合光纜(OPGW)1970年，作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。美國貝爾實(shí)驗(yàn)室、日本電氣公司(NEC)和前蘇聯(lián)先后研制成功室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷(GaAlAs)雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器(短波長)。1973年，半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到7000小時。1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到10萬小時(約11.4年)，外推壽命達(dá)到100萬小時，完全滿足實(shí)用化的要求。在這個期間，1976年日本電報電話（NTT）公司研制成功發(fā)射波長為1.31μm的銦鎵砷磷(InGaAsP)激光器，1979年美國電報電話(AT&T)公司和日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55μm的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。1976年，美國在亞特蘭大進(jìn)行了世界上第一個實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗(yàn)，系統(tǒng)采用GaAlAs激光器作光源，多模光纖作傳輸介質(zhì)，速率為44.7Mb/s，傳輸距離約10km。1980年，美國標(biāo)準(zhǔn)化FT－3光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用，系統(tǒng)采用漸變型多模光纖，速率為44.7Mb/s。美國很快敷設(shè)了東西干線和南北干線，穿越22個州光纜總長達(dá)5×104km。1976年和1978年，日本先后進(jìn)行了速率為34Mb/s，傳輸距離為64km的突變型多模光纖通信系統(tǒng)以及速率為100Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)。1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線，全長3400km，初期傳輸速率為400Mb/s，后來擴(kuò)容到1.6Gb/s。隨后，豈由美、奔日、謙英、法間發(fā)起的釀第一條錫橫跨大袋西洋四TAT狠-8海樓底光纜座通信系銹統(tǒng)于1及988澤年建成狹，全長最640正0km悔；第一導(dǎo)條橫跨義太平洋掏TP振C-3解/HA交W-4乳海底光購纜通信梁系統(tǒng)于伍198濤9年建娛成，全森長13皂200共km。銜從此，惰海底光樣纜通信躲系統(tǒng)的獨(dú)建設(shè)得倆到了全鞭面展開鋸，促進(jìn)助了全球蝴通信網(wǎng)廚的發(fā)展統(tǒng)。我國九摟五期間艱投資92年李善鵬總理召影集計委、逃郵電、電視子、電力峰等部委開匆通信協(xié)調(diào)奴會。九五售期間投入劫光纜干線聽：八縱、版八橫、光貼通信系統(tǒng)允。光纜設(shè)備捕：國內(nèi)一例級干線以住進(jìn)口為主飽，二級以鄰國產(chǎn)為主忘。目前國姨內(nèi)光纜生產(chǎn)掛廠家上百家慮：長飛禽、西古逮、飛利低浦合資嗚、成都暫電纜廠輛、電子靈部八所宇等；光器件萌生產(chǎn)廠慰家：武郵、電帆子部41府、34所犬等；系統(tǒng)研制廉單位：五大程概控交換扭生產(chǎn)廠伴家：如驕深圳華員為2.提5萬人坊，中興兇、西安太大唐、趁北京巨逢龍、上蟲海貝爾般等。上海電子醉部23所購，桂林4差3所。世界成喘纜光纖疫市場銷梯售量年份19941995199619971998199920002001光纖銷售總長度/104km181023002900347040704730558065703、國它內(nèi)外光閣纖通信轟發(fā)展的休現(xiàn)狀世界市場轉(zhuǎn)單模光纖憂平均價格年份19941995199619971998199920002001價格/($·km-1)6867726960524644世界成睜纜單模姐光纖市妥場銷售飛量年份199819992000200120022003價格光纖銷售總長度/104km4110460053506230720081104、光川纖通信俯的優(yōu)點(diǎn)（1）安傳輸五頻帶很心寬，傳初輸容量斯大；現(xiàn)行電嶼纜通信歷工作頻滔率為1廊05Hz~規(guī)108Hz，硬微波通亦信工作嚼頻率在綠109Hz左肺右，光逮纖通信幸的工作孩頻率（礦光波載及頻）在爬1014Hz左右共。因此光餐纖通信的暖帶寬與通胞信容量比謙微波通信瘡提高了1甜0萬倍，既而比同軸賠電纜通信晃提高了1轟00萬倍童。采用多槍種復(fù)用技漸術(shù)可以使線亦路傳輸容糠量成百倍逐地增加。懇就單根光君纖而言，掏采用波分昏復(fù)用(W店DM)或纖光頻分復(fù)過用(OF遮DM)是崖增加光纖術(shù)通信系統(tǒng)辟傳輸容量過最有效的仰方法。另一方刺面，減小光源萌譜線寬度撈和采用外蒜調(diào)制方式，也是增你加傳輸容職量的有效揚(yáng)方法。光纖通當(dāng)信與電拒纜或微細(xì)波通信作傳輸能南力的比近較通信手段傳輸容量(話路)/條中繼距離/km1000km內(nèi)中繼器個數(shù)微波無線電9605020小同軸電纜9604250中同軸電纜180061600光纜19203033光纜14000(1Gb/s)8411光纜6000(445MB/S)1347（3）淡重量輕醋、體罰積??；通信設(shè)備的重量和體積對許多領(lǐng)域特別是軍事、航空和宇宙飛船等方面的應(yīng)用，具有特別重要的意義。光纖重量輕，直徑很小。即使做成光纜，在芯數(shù)相同的條件下，其重量還是比電纜輕得多，體積也小得多。在飛機(jī)上用光纖代替電纜，不僅降低了通信設(shè)備的成本，而且降低了飛機(jī)的制造成本。例如，在美國A－7飛機(jī)上，用光纖通信代替電纜通信，使飛機(jī)重量減輕27磅(約12.247kg)，相當(dāng)于飛機(jī)制造成本減少27萬美元。（2）損之耗小，中恭繼距離很國長且誤碼傅率很??；光纜和品電纜的泊重量和緩截面積破比較項(xiàng)目8芯18芯光纜電纜光纜電纜重量/(kg·m-1)重量比0.4216.3150.4211126直徑/mm截面積比211475211659.6此外，利鄉(xiāng)豐用光纜體于積小的特蝴點(diǎn)，在市稈話中繼線嶼中成功地獲解決了地牛下管道擁正擠問題。光纖由電絕緣的石英材料制成，光纖通信線路不受各種電磁場的干擾和閃電雷擊的損壞。無金屬光纜非常適合于存在強(qiáng)電磁場干擾的高壓電力線路周圍和油田、煤礦等易燃易爆環(huán)境中使用。（4）抗電磁干擾性能好在光纖中傳輸?shù)墓庑孤┓浅Ｎ⑷?，即使在彎曲地段也無法竊聽。沒有專用的特殊工具，光纖不能分接，因此信息在光纖中傳輸非常安全。保密性能好的這一特點(diǎn)，對軍事、政治和經(jīng)濟(jì)都有重要的意義。（5）泄漏小，保密性能好（6）蹲節(jié)約金耽屬材料劑，有某利于資票源合理尿使用制造同軸盒電纜和波蛾導(dǎo)管的銅虛、鋁、鉛嗚等金屬材封料，在地叫球上的儲忽存量是有撒限的；而稠制造光纖葉的石英(魂SiO2)在地迎球上基監(jiān)本上是挪取之不綢盡的材貫料。制鴉造8k客m管中舒同軸電蓬纜，1爐km需紀(jì)要12往0k駱g銅和噸500字kg督鋁；而宜制造8蝦km攪光纖只乒需32階0g石造英。所響以，推沫廣光纖飲通信，研有利于短地球資初源的合重理使用益?？傊锕饫w通麗信不僅蔑在技術(shù)熱上具有晴很大的活優(yōu)越性蘇，而且吸在經(jīng)濟(jì)逆上具有瞇巨大的根競爭能餅力，因劑此其在建信息社碧會中將盛發(fā)揮越晝來越重伙要的作嘆用。1、光波分異復(fù)用原豆理光波分薄復(fù)用(柏WDM耕：W閑ave更len早gth位Di蜓vis陽ion鄉(xiāng)豐Mu尤lti知ple梨xin牽g)技劈燕術(shù)是在章一根光劍纖中同般時傳輸悉多個波晌長光信客號的一聽項(xiàng)技術(shù)吐。其基舌本原理益是在發(fā)瘦送端將斧不同波衫長的光譽(yù)信號組膠合起來霧(復(fù)用陪)，并析耦合到度光纜線螞路上的吸同一根重光纖中混進(jìn)行傳和輸，在床接收端請又將組鳴合波長貞的光信肯號分開走(解復(fù)沾用)，傭并作進(jìn)填一步處華理，恢音復(fù)出原聰信號后梅送入不舞同的終反端，因骨此將此香項(xiàng)技術(shù)綱稱為光古波長分濃割復(fù)用樓，簡酬稱光波緊分復(fù)用赴技術(shù)。光纖通信壓新技術(shù)（槐DWDM評）目前國圈際上已遺商用的烈系統(tǒng)有睡4×2吉.5山Gb/萬s(1漁0Gb孝/s)課,8針×2.澇5G濕b/s派(20祖Gb/運(yùn)s),弓16減×2.盼5G帶b/s觸(40暴Gb/射s),互40外×2.誼5G事b/s該(10資0Gb條/s)嘗,3話2×1追0G騙b/s過(32第0Gb打/s)草,4陜0×1蛇0G繳b/s愧(40豪0G夕b/s務(wù))。實(shí)款驗(yàn)室已徒實(shí)現(xiàn)了隸82×劫40鑰Gb/為s(3填.28峽Tb竊/s)擁的速率桐，傳輸由距離達(dá)煉300居km夢。OFC2辯000(微Opti黑cal鼓Fibe擔(dān)rCo淋mmun猴icat殘ion故Conf樂eren徹ce)提供的循情況有境：①B間ell落La毯bs:述82拴路×4射0G疏b/s傭=3.顏28撈Tb/冷s在3薦00k著m的光集纖(即絲式G.6紙55光用纖)上細(xì)，利用禿C和L盟兩個波沒帶聯(lián)合施傳輸（平注：C勝波帶為泄152乳5～1遍565賊nm溫，L波譯帶為1雙570姐～16使20喪nm）牽；②日扎本NE匙C:目160績×20匪Gb抄/s=榨3.2糖Tb朗/s，泰利用見歸零信榴號沿色楚散平坦牛光纖，符經(jīng)過增玻益寬度哲為64嫌nm軍的光纖首放大器叮，傳輸巧距離達(dá)剃150砌0k川m;③日喊本富士恩通(F音uji配tsu座):麗128親路×1毒0.6綁6G羅b/s映，經(jīng)房誠過C和領(lǐng)L波帶靠，用托分布喇愚曼放大里器(D我RA:衫Di養(yǎng)str毯ibu谷ted穩(wěn)Ra察man詢Am庸pli繁fic腦ati些on)黨,傳撿輸距離渡