通信系統(tǒng)中的光電轉(zhuǎn)換世界的所有物質(zhì)，包括電子、質(zhì)子、中子、原子以及所有的宏觀事物（如人本身），都有與其質(zhì)量和速度相聯(lián)系的波動特性，速質(zhì)比越大，其波動特性表現(xiàn)越強(qiáng)。這里作一個設(shè)想：如果當(dāng)你奔跑的速度接近光速時，你的波動性就會十分明顯，我們也就可以用人來代替電子和光子來傳遞信息了，當(dāng)然我們需要數(shù)量極大的人群來維持這個波動。圖一而事實(shí)上宏觀物體是很難達(dá)到高速狀態(tài)的，因?yàn)樽匀唤鐩]有如此集中的能量來提供給大尺

寸的物體，也沒有足夠大數(shù)量的宏觀物體。而電子和光子等微觀粒子則不同，我們只需給

它們提供較小的能量，它們就可以獲得極大的速質(zhì)比。1.光和電的波動性根據(jù)麥克斯韋電磁說，電和光都是電磁波，具有波動能量，都可以通過空間和介質(zhì)來傳輸，只是其波長（頻率）不同而已。電磁波一般可以分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X射線和伽瑪射線，它們都具有理論上的電磁性能和作為波的波動性能，其波形可以用來記錄不同的信息，在數(shù)學(xué)上反映為波形與信息的映射關(guān)系。同時我們還可以用波的波動來傳輸波形和這些信息。就如因投入石子引發(fā)投入點(diǎn)的湖水震動信息，可由水波傳遞到湖面的各個方向。

2.光和電的粒子性2.光和電的粒子性所有電磁波產(chǎn)生機(jī)理都是原子在接受外部能量后（如溫升），為達(dá)到穩(wěn)態(tài)而釋放出微粒，電和電波是原子吸收較小能量后釋放外圍電子的結(jié)果。而光、X射線、伽瑪射線則因?yàn)槲樟烁嗟哪芰坑稍雍酸尫懦龃渭壓透吣芄庾?，因而光、X射線、伽瑪射線可視為廣義上的光。3.各種電波和光波在通訊領(lǐng)域內(nèi)的運(yùn)用無線電波常被用于長距離的通信，如無線電視、收音機(jī)等都是運(yùn)用到無線電波的波長長，不易被阻擋、折射特性。微波常被用于短距離的通信，無線接入（如手機(jī)）已廣泛用于通信系統(tǒng)中。紅外光是一種電磁波，按波長可分成0.75?3微米的近紅外區(qū)、3?30微米的中紅外區(qū)和30?1000微米的遠(yuǎn)紅外區(qū)三段，光通信通常運(yùn)用近紅外區(qū)的波作為傳輸載波?？梢姽馔瑯邮且环N電磁波，不同波長對應(yīng)的顏色如圖一所示。

通信領(lǐng)域內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換通信領(lǐng)域內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換自20世紀(jì)50年代以來，人們開始把數(shù)學(xué)、電子技術(shù)和通信理論與光學(xué)結(jié)合起來，給光學(xué)引入了頻譜、空間濾波、載波、線性變換及相關(guān)運(yùn)算等概念。這方面理論成就了現(xiàn)代光纖通信技術(shù)，它為信息傳輸和處理提供了嶄新的處理手段。傳統(tǒng)的電子通信起步更早，19世紀(jì)70年代人們就開始利用電波的波動特性來傳載信息（語音信息）?，F(xiàn)實(shí)中，光通信和電通信不是彼此孤立的，它們之間需要相互聯(lián)網(wǎng)，相互轉(zhuǎn)換，在通信系統(tǒng)中，完成光電轉(zhuǎn)換的工作原理為“光電效應(yīng)”。光電效應(yīng)研究表明。電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，形成光電子，光電子和光子必然具備相同的波動特性，光電子在通信線路中表現(xiàn)為電子運(yùn)動，形成電路。以波為載體的信號得以完整的傳送。而且光電子數(shù)量的多少與激光源的光強(qiáng)成正比，于是光到電的轉(zhuǎn)換過程中，光信號被完整的轉(zhuǎn)換為電信號（參見圖二）。作為電到光的逆過程原理則不盡相同。通常的做法是用電信號去調(diào)制激光二極管驅(qū)動電流，產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制的光載波（參見圖三），完成將電信號加載到激光載波上。為便于用光纖介質(zhì)傳輸，通常還需要將光信號光耦合到光纖鏈路上。為進(jìn)一步說明這個問題，我有一個很貼切的比喻：電子在金屬內(nèi)部可以很自由的游動，但是卻無法自由的跑出金屬外部，猶如被限制在球場內(nèi)的自由彈跳的球，由于能量不夠大跳不過高高的圍墻。但是若我們用力撞擊它一下，俘獲了能量的球必然會跳得更高，并可能跳過圍墻。電子在經(jīng)過激光照射以后，俘獲了光子的光電子同樣會掙脫金屬的約束形成光電子流，完成光電的轉(zhuǎn)換。光到電的轉(zhuǎn)換猶如信使在送信過程中乘座了不同的交通工具---飛機(jī)和汽車，飛機(jī)的速度快，適于長途運(yùn)送，但下飛機(jī)后的短距離內(nèi)，又得乘坐圖二汽