1、通 信 材 料光 纖,什么是通信？,通信就是將信息從一方準確安全地傳遞到另外一方，通信技 術(shù)是實現(xiàn)信息準確、安全、高效的傳遞的保障。從有記載的人類 文明以來，通信技術(shù)獲得了長足的發(fā)展，并且發(fā)展速度越來越快。 通信材料屬于功能材料，是為實現(xiàn)信息探測、傳輸、存儲、顯示 和處理等功能使用的材料。,人類通信技術(shù)的發(fā)展歷程,通信技術(shù)的發(fā)展可分為如下四個階段： 第一階段：借助器物和聲音傳遞信息階段。解放前我國云南 景頗族就有把辣椒送給朋友表示自己遇到了很大的麻煩的器物信 息傳遞模式。在文字發(fā)明之前人類通過手勢、表情來傳遞信息， 信息在視距范圍。通過聲音實現(xiàn)超視距傳遞信息，但距離依然受 到聲音傳播距離的影響

2、。這個階段信息傳遞速度慢、不精確。這 種通信模式在當時有十分成功的典范，如古代的“烽火”技術(shù)須 臾間能把緊急軍情傳遞到千里之外。因其簡潔方便的特點，現(xiàn)代 通信依然保留如旗語等簡便快捷的近距離通信模式。,第二階段：借助文字傳遞信息階段。文字與印刷術(shù)發(fā)明后， 信息可以通過書籍、書信、報紙、雜志等方式呈現(xiàn)。文字促進了 郵政業(yè)的發(fā)展，中國早在商代就有驛傳的通信方式，通過飛鴿、 快馬等方式傳遞書信、情報；現(xiàn)代逐步演變成郵政系統(tǒng)。這種通 信模式信息保持時間更長久，傳遞信息更加準確，傳遞距離更加 遠，但傳遞速度慢、信息單一。,第三階段：借助電子通信技術(shù)傳遞信息階段。隨著麥克斯韋 發(fā)現(xiàn)電磁波、赫茲驗證電磁理論

3、催生電子技術(shù)，波波夫/ 馬可尼 發(fā)明電報，促進電報業(yè)的發(fā)展，郵政系統(tǒng)通過電報能夠瞬間將文 字傳遞到地球的任何一個地方。貝爾發(fā)明電話，實現(xiàn)萬里之外的 實時聲音通信，進一步縮短了人類相互溝通和交流的距離，是人 類通信發(fā)展史上的重大里程碑。,第四階段：借助互聯(lián)網(wǎng)與無線通信傳遞信息階段。隨著計算 機技術(shù)與電子技術(shù)的飛速發(fā)展，信息共享和快速交換促進互聯(lián)網(wǎng) 的誕生，信息包括語音、圖像、視頻多種形式，每個人有機會在 數(shù)據(jù)海洋中找到需要的資訊，進行信息的分享和交流。上世紀70 年代，美國貝爾實驗室推出蜂窩模擬移動通信系統(tǒng)開啟了個人移 動通信領(lǐng)域，移動通信進入高速發(fā)展時期，2G 的GSM、CDMA 通信技術(shù)、3

4、G 的CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA 通信技術(shù)、 4G 的LTE 技術(shù)，改變?nèi)藗兊纳罘绞?、豐富者人們的生活。,什么是光纖通信？ 利用激光作為信息的載波信號，并通過 光纖來傳送信息的通信系統(tǒng)。,光纖能干些什么？,光纖的應用范圍很廣,光纖除了作通訊用途外, 還可以用來制造內(nèi)窺鏡等醫(yī)療器材,光纖感應器或光纖裝飾,交通,夜視 感測器度量測量和控制工程顯微鏡學,顯微鏡學,機器視覺,照明,成像,健康, 電荷耦合元件(CCD)汽車等. 例如內(nèi) 視鏡,它是一根柔軟可彎曲且內(nèi)含數(shù)條光纖的管子.當它滑入病人的嘴,鼻, 消化道及其它心臟等由體外看不到的地方時,醫(yī)生便能由內(nèi)視鏡看到內(nèi)部變化, 而減少

5、進行冒險性手術(shù)的需要.,光纖發(fā)展歷史,1970年，康寧公司率先研制出了世界上第一根衰減低于20dB/km的石英玻璃光纖這個20dB/km的數(shù)據(jù)，當時被認為是光纖可用于通信的閾值，也是由高錕博士計算確定的，而當時已有的玻璃光纖的衰減高達1000dB/km以上，因衰減太高, 不能用于通信。此后不久，也是在1970年，第一個半導體激光器實現(xiàn)了室溫工作。這樣，光源和傳輸介質(zhì)問題的解決有望，全世界因此而雀躍！從此拉開了光纖研制和光纖通信研究的序幕，開始了現(xiàn)代光纖通信的發(fā)展。,1976年，美國貝爾研究所在亞特蘭大建成第一條光纖通信實驗系統(tǒng)。 1980年，由多模光纖制成的商用光纜開始在市內(nèi)局間中繼線和少數(shù)長

6、途線路上采用。 1988年，連接美國與英法之間的第一條橫跨大西洋海底光纜敷設成功。 1978年，中國自行研制出通信光纜，采用的是多模光纖，纜心結(jié)構(gòu)為層絞式。 1984年以后，逐漸用于長途線路，并開始采用單模光纖。,多模光纖的歷史與發(fā)展,1971-1980年期間，是多模光纖的研究開發(fā)期。 在此期間，國際上逐步淘汰了傳統(tǒng)的雙坩堝工藝，開發(fā)了MCVD、OVD、VAD、PCVD等四種化學汽相沉積預制棒新工藝；從多組分氧化物玻璃光纖轉(zhuǎn)向石英玻璃光纖;研究了多模光纖傳輸理論與光纖設計，其中特別重要的是,開發(fā)了通過微分模時延（DMD）測量結(jié)果的分析來優(yōu)化預制棒工藝提高多模光纖帶寬的關(guān)鍵技術(shù); 進行了多模光纖

7、通信系統(tǒng)現(xiàn)場試驗。 1980年的全球光纖年產(chǎn)量不足10萬km，100%是多模光纖 1981-1995年期間，是多模光纖實用化并不斷增加新品種的發(fā)展期。 1996-2002年期間，多模光纖研究與開發(fā)進入了最新一個活躍期。 在此期間, LAN系統(tǒng)向Gb/s以上的超高速率發(fā)展。IEEE于1998年6月通過了千兆比特以太網(wǎng)標準; 2002年6月剛剛通過了10Gb/s以太網(wǎng)標準。,光纖通訊發(fā)展的幾個階段,第一階段(1966-1976年)，這是從基礎研究到商業(yè)應用的開發(fā)時期。 第二階段(1976-1986年)，這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應用的大發(fā)展時期。 第三階段(1986年至今

8、)，這是以超大容量超長距離為目標、全面深入開展新技術(shù)研究的時期。,光纖原理,光纖通信的優(yōu)點,容許頻帶很寬，傳輸容量很大； 理論上說一根頭發(fā)絲粗細的光纖可以傳輸100億話電路。目前一根光纖傳輸50萬話電路（40Gb/s）試驗成功。比電纜等高出幾千幾十萬倍以上。 損耗很小，中繼距離很長且誤碼率很小； 光纖的衰減系數(shù)極低（目前已達0.25db/km以下）。中繼距離可達100km. 重量輕，細、體積小; 直徑一般為幾微米到幾十微米。相比電纜輕90%95%（是電纜質(zhì)量的1/201/10），直徑不到電纜的1/5. 抗電磁干擾性能好； 泄漏小，保密性能好； 節(jié)約金屬材料,有利于資源合理使用。,光纖的結(jié)構(gòu),光

9、纖是一種高度透明的玻璃絲，由純石英經(jīng)復雜的工藝拉制而成。 光纖中心部分(芯Core)同心圓狀包裹層(包層Clad)涂覆層 特點：ncorenclad 光在芯和包層之間的界面上反復進行全反射，并在光纖中傳遞下去。,光纖加上涂覆層并按一定的結(jié)構(gòu)組成光纜,光纖特性,（一）光的性質(zhì) 波動性、粒子性 反射、折射、全反射 干涉、衍射、偏振 光的吸收、色散、散射,光纖的種類,（1）工作波長：紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖。 （2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。 （3）傳輸模式：單模光纖（含偏振保持光纖、非偏振保持光纖）、多模光纖

10、。,華裔科學家高錕,1922年出生于上海 1957年在英國標準通信研究所從事科學研究工作 1966年發(fā)表光頻率介質(zhì)纖維表面波導，因為這篇文章獲2009年諾貝爾獎 1974年至1986年, 高銀博士在國際電話電報公司美國總部任職, 先后擔任工程部主任、首席執(zhí)行科學家、以至科學研究總裁 1987年至1996年香港中文大學校長，同年當選中國科學院外籍院士,在光纖通訊技術(shù)方面獲得專利31項出版專著四本，發(fā)表論文超過百余篇 獲得眾多國際性大獎 1976年美國硅酸鹽學會Morey獎，1977年美國Franklin研究所Stewart Ballantine 獎。1978美國IEEE授予morris Lieb

11、mann紀念獎 世界各國國家級學術(shù)單位院士、會士、著名大學博士等榮譽稱號 美國國家工程院院士，英國皇家工程科學院院士，瑞典皇家工程科學院外籍院士 2009年諾貝爾物理學獎,國內(nèi)光纖通信發(fā)展現(xiàn)狀,1963年 開始光通信的研究 1974年 研究光纖通信 “六五”、“七五”、“八五”鋪設“八縱八橫”光纖線路總長約七萬公里 傳輸碼率：從140Mb/s2.5Gb/s，10Gb/s，40Gb/s已開始研究。 DFB（量子阱）激光器和EDFA（摻鉺光纖放大器）研制成功，可供應用 高速電子器件、波導器件尚有差距,光纖通信的原理,一、光纖的傳輸特性 二、光纖通信系統(tǒng)的組成 三、M2M 系統(tǒng)安全措施,光纖的傳輸特

12、性,1、損耗 光在光纖中傳輸，隨著傳輸距離的增加，光功率會越來越小，這種現(xiàn)象稱為光纖的傳輸損耗。光纖的傳輸損耗是影響中繼距離的重要因素。吸收損耗和散射損耗是光纖本身的主要損耗。另外，耦合損耗是光源與光纖之間的損耗、連接損耗是光纖之間損耗等，這些都是光纖傳輸損耗的因素。為了實現(xiàn)低損耗傳輸，光纖有三個低損耗窗口：0.85um，1.31um，1.55um。況且隨著波長的增加，光纖的損耗會越來越小。,2、色散 光脈沖信號經(jīng)光纖傳輸，到達輸出端會發(fā)生時間上的展寬，這種現(xiàn)象稱為色散。 （1）產(chǎn)生原因：光脈沖信號的不同頻率成分不同模式，在光纖中傳輸時途徑不同，速度不同，到達終點所用時間不同，即群時延差引入了

13、色散。 （2）導致問題：信號波形畸變，表現(xiàn)為脈沖展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率。 限制帶寬，影響通信容量和傳輸速率。 （3）光纖的色散主要有模式色散、材料色散和波導色散。 （4）模式色散：不同模式的光傳輸途徑不同，速度不同所引起的色散。 （5）材料色散：由于光纖材料本身的折射指數(shù)隨波長而變化引起的色散。 （6）波導色散：光纖的幾何結(jié)構(gòu)不完善引起的色散。,光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成,光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射端機、光纖、光中繼器和光接收端機組成，見下圖所示。 圖 1 光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成框圖,1、光發(fā)射機 光發(fā)射機是實現(xiàn)電 / 光轉(zhuǎn)換的光端機。發(fā)端：首先由電發(fā)射機發(fā)出電信號，送給光發(fā)射機，光發(fā)射機完成電 / 光

14、轉(zhuǎn)換。光發(fā)射機的關(guān)鍵部件是光源，光源的主要功能是完成電 / 光的轉(zhuǎn)換。目前光纖通信中常用的光源有：半導體激光二極管（LD）和 半導體發(fā)光二級管（LED）。由光發(fā)射機發(fā)出光信號以后送入光纖或者光纜進行傳輸。,2、光中繼器 由于光纖存在損耗和色散，光信號經(jīng)過一段距離傳輸后會發(fā)生衰減和失真，如果不及時進行修復，很可能無法繼續(xù)向前傳輸。有可能信號衰減掉了，有可能嚴重變形，總之，必須馬上進行修復。修復的辦法就是：對衰減的信號進行放大，對失真的波形進行修復，把波形重新整形到發(fā)送端的狀態(tài)。光纖通信中光中繼器的形式主要有兩種，一種是光 -電 - 光轉(zhuǎn)換形式的中繼器，另一種是在光信號上直接放大的光放大器。光 -

15、 電 - 光轉(zhuǎn)換形式的中繼器：光中繼器需要先把光信號變成電信號 ，對電信號再放大、再定時、再整形以后，通過這三個過程，得到接近于發(fā)射端的光信號的復制，從而起到延長傳輸距離，提高信號質(zhì)量的效果。 光放大器：光放大器能直接放大光信號，無需轉(zhuǎn)換成電信號，對信號的格式和速率具有高度的透明性，使得整個光纖通信傳輸系統(tǒng)更加簡單和靈活。光放大器主要有半導體光放大器和光纖放大器兩大類。,3、光接收機 光接收機是實現(xiàn)光 / 電轉(zhuǎn)換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。 收端：由光接收機把從光纖傳過來的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。光接收機的核心部件是光檢測器，光檢測器的主要功能是完成光電轉(zhuǎn)換。然后把電信號傳給電接收機。,

16、M2M 系統(tǒng)安全措施,在 M2M系統(tǒng)中，如果想要保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，就必須要全方位做好系統(tǒng)的安全防護措施，如果其中的任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞，都會影響到整個系統(tǒng)的正常運行，下面提出了幾點針對 M2M系統(tǒng)所實施的安全措施. 1 .基于身份識別的密碼系統(tǒng) 因為 M2M系統(tǒng)通常包含大量的物品，因此在對考慮到密鑰更新以及硬件成本的情況下，對稱式密鑰系統(tǒng)并非較好的安全措施。在 M2M系統(tǒng)中，因為所設計的物品過多，如果使用密鑰進行管理就容易導致整個網(wǎng)絡達到效能瓶頸，對整個M2M系統(tǒng)的運行效率產(chǎn)生較大影響。基于身份識別的密碼系統(tǒng)實在 1984 年由 Shamir 所提出的一種概念。這個概念能夠應邀到 M2M

17、系統(tǒng)中。在 M2M系統(tǒng)中，該技術(shù)通過為每個物品附加一個獨立的 ID，在任意物品之間需要進行通信時，只需要知道對方的 ID 就可以透過公用密鑰建立彼此之間的密鑰，保證通信的安全。,2.成對監(jiān)督機制 通常情況下，傳感器的程序都是通過刻錄在 rom 里面進行執(zhí)行的，因為內(nèi)存只提供了讀取的權(quán)限，攻擊者不太可能對內(nèi)存進行修改，因此，其要像對節(jié)點進行攻擊，通常是對節(jié)點的 rom 進行修改，并讓修改后的 rom 程序在傳感器中執(zhí)行，從而實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的攻擊。要想解決這一問題，最好的辦法就是從節(jié)點的硬件 入手，讓攻擊者無法對 rom 進行修改。在攻擊者對 rom 進行修改的過程中，被修改的這一節(jié)點就會處于癱瘓

18、的狀態(tài)。通過在 M2M系統(tǒng)中應用成對監(jiān)督機制來實現(xiàn)對各個節(jié)點的監(jiān)控，通過建立各個節(jié)點之間的相互監(jiān)督機制，當某個節(jié)點在停止運行后，它所對應的監(jiān)督節(jié)點就會做出響應，并向數(shù)據(jù)處理中心進行匯報，以此來實現(xiàn)對每一個節(jié)點運行狀態(tài)的監(jiān)控，從而實現(xiàn)對攻擊者修改 rom 這一威 脅的防護。,3 .錯誤數(shù)據(jù)偵測過濾機制 如果節(jié)點將錯誤的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心，就容易導致系統(tǒng)作出錯誤的決策。因此，保證節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的準確性至關(guān)重要，數(shù)據(jù)服務中心在進行數(shù)據(jù)分析處理的過程中，需要對當前節(jié)點數(shù)據(jù)及附近的多個節(jié)點的數(shù)據(jù)進行評估，因為鄰近的節(jié)點通常所采集的數(shù)據(jù)差異性較小，如果數(shù)據(jù)處理中心發(fā)現(xiàn)某個節(jié)點的數(shù)據(jù)與鄰近節(jié)點數(shù)據(jù)的平

19、均值產(chǎn)生較大差異，那么該數(shù)據(jù)將被系統(tǒng)所過濾，從而保證各縣數(shù)據(jù)的準確性，為系統(tǒng)的決策提供準確的依據(jù)。除了上述措施之外，針對一些客觀因素所導致的M2M 系統(tǒng)安全問題，如供電故障、網(wǎng)絡系統(tǒng)故障等問題，需要與電力、電信等多部門進行聯(lián)合解決，從而保證 M2M系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。 圖 2 錯誤數(shù)據(jù)偵測過濾機制,光纖通信及光纖傳感技術(shù),光導纖維,1.光導纖維的工作原理,光纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯，中間為低折射率硅玻璃包層，最外是加強用的涂覆層。光線在纖芯傳送，當光纖射到纖芯和外層界面的角度大于產(chǎn)生全反射的臨界角時，光線透不過界面，會全部反射回來，使光纖在纖芯內(nèi)延其軸線方向，并束縛在其界面內(nèi)傳送。,

20、2.多光纖束,光纖中光的傳播主要是通過纖芯和包層的共同作用來實現(xiàn)的。只要入射光纖的入射角合適，那么這束光線就會在光纖內(nèi)部不停地進行全反射而傳向另一端。單條光纖只能傳輸光信號，不能 傳輸圖像。但是，如果將許多跟光纖組合成一捆，也就是光纖束，就能夠?qū)⒁欢娣e范圍的圖像，分割成很多單元，每根光纖傳輸一個單元，將圖像從光纖束的一端傳送到光纖束的另一端。,3.光纖通信技術(shù),隨著光纖技術(shù)的快速發(fā)展，光纖通信也得到了進一步的發(fā)展。 現(xiàn)在， 光纖通信主要是向高速率大容量方面發(fā)展，將光纖的優(yōu)勢在通信系統(tǒng)的應用中體現(xiàn)出來， 而且光纖通信在現(xiàn)在的生活中已經(jīng)被廣泛的應用。受電子遷移速率的限制，進一步提高光纖頻帶的利用

21、率， 通常采用光復用技術(shù)。,（1）波分復技術(shù),波分復用( WDM) 是指在一根光纖上同時傳輸多波長光信號的一項技術(shù). 其基本原理是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合( 復用) 起來,并耦合到光纖線路上的同一根光纖中進行傳輸，在接收端又將組合波長的光信號分開( 解復用),并作進一步處理,恢復出原信號后送入不同的終端。,典型的WDM 系統(tǒng)的實現(xiàn)方案如圖所示。主要由五部分組成: 光發(fā)射模塊、光放大模塊、光接收模塊、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡管理系統(tǒng)等. 光發(fā)射模塊由激光器( LD)、調(diào)制器( Mod)、復用器、前置放大器( FA) 組成 光放大模塊LA為線路信號放大器 光接收模塊由后置放大器( PA)、濾波器、光

22、接收器( OR) 組成.,（2）相干光通信技術(shù),相干光通信是通過采用相移鍵控(PSK)調(diào)制、正交幅度調(diào)制(QAM )、偏分復用(PDM)調(diào)制，正交頻分復用(OFDM)等高級調(diào)制方式，提高頻譜效率，從而提高系統(tǒng)的單信道傳輸速率和通信容量。,相干通信系統(tǒng)由光發(fā)射機，單模光纖和光接收機三部分組成。,4.光纖傳感技術(shù)的基本原理,光纖傳感就是利用外界待測信號對光纖中傳輸光波的特征參量進行調(diào)制，然后再對調(diào)制后的光波信號進行檢測、解調(diào)獲得外界變量的一種技術(shù)。當外界待測信號發(fā)生變化時，會使光纖中傳輸光波的物理特征參量，如強度、波長、相位和偏振態(tài)等發(fā)生改變，這個過程就是被測量對光波參量的調(diào)制。而解調(diào)是指光纖將經(jīng)

23、過調(diào)制后的光波傳輸?shù)焦怆娞綔y器進行檢測，將外界信號從光波中提取出來再進行處理的過程。,5.光纖傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢光纖傳感器微型化,光纖傳感器的微型化是指相對于傳統(tǒng)的光纖傳感器，需要進一步降低器件尺寸，尤其是傳感頭尺寸以適應特殊的應用環(huán)境。 光纖作為光信號傳輸?shù)妮d體，本身具有很強的抗干擾能力，能屏蔽外界環(huán)境因素的影響。當將光纖用于傳感時，必須使在其中傳輸?shù)墓獠ㄅc外界環(huán)境發(fā)生相互作用，對光波產(chǎn)生調(diào)制以感測環(huán)境參量的變化。為提高靈敏度，人們利用一些新型結(jié)構(gòu)的光纖，如光子晶體光纖、微結(jié)構(gòu)光纖等制作傳感器。由于它們具有空氣孔的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過加工后可以制備出高靈敏度的壓力、溫度、折射率等光纖傳感器。,（1）化

24、學刻蝕微結(jié)構(gòu)光纖傳感器,普通的通信單模光纖是由熔融石英玻璃拉制而成，具有很好的耐酸堿特性，只能被氫氟酸（HF）所腐蝕。利用這一特性可對光纖進行濕法刻蝕來制備新型的光纖傳感器。 光纖布拉格光柵（FBG)通常用于溫度和應變的測量，光在其中傳播時被限制在纖芯內(nèi)，所以它對環(huán)境折射率的變化不敏感，無法用于折射率傳感。如果利用HF 酸將 FBG外的光纖包層腐蝕掉，使傳輸光波的消逝場延伸到環(huán)境中，與外界環(huán)境產(chǎn)生相互作用，便可以制備出對折射率敏感的 FBG 傳感器。,(2)光子晶體光纖傳感器,光子晶體光纖又被稱為微結(jié)構(gòu)光纖或多孔光纖，是一種沿軸向均勻排列著氣孔的石英光纖。光子晶體光纖將微米級結(jié)構(gòu)引入光纖剖面設

25、計中，依靠微結(jié)構(gòu)不同于一般均勻石英光纖的導光特性，使得它在光纖傳感領(lǐng)域具有傳統(tǒng)石英光纖不具備的優(yōu)良特性。,飛秒激光微加工技術(shù)可以直接在光子晶體光纖側(cè)面制作出微通道，將光纖中的空氣孔與外界環(huán)境連通起來，從而使環(huán)境中的氣體或液體進入到光纖微孔內(nèi)進行傳感。如圖所示，是在兩種光子晶體光纖上制備出的微通道。這種精確可控的微加工技術(shù)在基于光纖的微流控器件制備中將發(fā)揮重要作用。,（3）光纖熔錐干涉儀傳感器,光纖熔錐是一種截面直徑沿光纖軸向逐漸變小再恢復的無源結(jié)構(gòu)，包括兩端的漸變區(qū)和中間的錐腰區(qū)，通常采用火焰加熱、激光聚焦、電弧放電等手段使光纖熔融后拉制而成。改變拉錐的速度、加熱區(qū)長度及拉錐時的溫度可得到不同

26、形貌和性質(zhì)的熔錐。,光纖熔錐本身就是一個模式耦合器件，可使光纖中不同模式之間的能量發(fā)生交換，由于模式之間的有效折射率是不同的，多個模式經(jīng)過一定距離的傳輸，相互之間會產(chǎn)生相位差，一旦滿足相位匹配條件，便能形成干涉。利用這一性質(zhì)制成干涉?zhèn)鞲袃x。,現(xiàn)代網(wǎng)絡通信技術(shù)飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為日常生活必不可少的東西。實現(xiàn)國際之間的信息傳輸需要一種特殊的信息通訊材料制成物海底電纜。海底電（光電復合）纜主要應用于海底或水底，除了本身要承擔電和光的傳輸外，還必須具有防水、防腐、防蝕、抗拉、抗壓等特性。無論是設計和制造，還是運輸和施工，海底電（光電復合）纜的難度和復雜度均遠高于其它電纜產(chǎn)品，因此海底電（光電復合）

27、纜工程被世界各國公認為是一項難度較高、復雜度較大的工程。 圖為海底電纜的維護,如此重要的通訊材料制品如何降低高昂的維護成本，亦或是減少它損壞的幾率，是世界各國盡心竭力研究的主題。目前用于海底的光纖比陸地光纜所用的光纖有更高的要求: 損耗低、強度高、制造長度長, 而且要求光纜25 年壽命期間內(nèi)光性能穩(wěn)定、可靠。那么現(xiàn)在主要的光纖結(jié)構(gòu)和運用材料是什么呢？其實海底光纜有很多種結(jié)構(gòu)及材料，各自有各自的優(yōu)點。 海底光纜用光纖根據(jù)系統(tǒng)要求可選擇C.6 52、G.6 53、G.65 4、G.6 5 等類型, 光纖強度一般應達2%。各種光纖材料特點如下: (1)G.6 5 2 非色散位移單模光纖, 一般用于1

28、 3 or n m 區(qū)域, 也可用于1 5 5 On m , 根據(jù)鏈路長度和比特速率, 在1 5 5 0 n m 區(qū)域選用色散補償光纖進行調(diào)節(jié)。有專門用于海底光纜通信系統(tǒng)的G.6 52 類光纖。 (2)G.65 3 用于1 5 5 On m 區(qū)域單信道傳輸, 其1 5 5 0 n m 區(qū)域損耗及色散均很小。 (3)G.65 4 又稱純硅芯光纖, 其1 5 5 0 n m 波長光纖衰減最低, 特別適于大長度海底通信系統(tǒng)。 ( 4) G.65 5 用于1 5 5 0 n m 區(qū)域多信道傳輸, 目前在海底光纜通信系統(tǒng)中使用較多。,當前海底的結(jié)構(gòu)一般由光纖單元、抗壓管、護層、愷裝層和處被層組成。光纖單元在結(jié)構(gòu)上分緊套結(jié)構(gòu)和松套結(jié)構(gòu)。一直以來, 海底光纜結(jié)構(gòu)上都是緊套光纜和松套光纜并存。緊套結(jié)構(gòu)主要采用的是彈性體埋人式, 光纖的芯數(shù)一般不太多, 多為數(shù)芯至十幾芯; 而松套結(jié)構(gòu)主要有中心管式、層絞式和骨架式。中心管式光纜結(jié)構(gòu)簡單、制造容易, 光纜受到拉、壓、彎、沖擊等機械外力時, 因光纖處于零應變線上, 故其可受到極好