第二讲：光纤通信

光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段。光纤通讯的特点是通讯容量大，比电通讯容量大千万倍，在两根光纤上可以传递万路电话，或上千路电视；保密性能好，抗干扰性很强。1875年，世界上第一台电话问世。5年后，贝尔发明了一种利用光波作载体的光电话，但是由于找不到理想的光源和传输媒介，因此光纤通讯长期得不到发展。直到1966年，英籍华人高锟博士首次利用无线电波传导信号的原理，提出了利用光纤长距离传输光波的设想，并且还认为可以生产出一种有实用意义的低损耗光纤。这一产品问世后，在世界各国出现了一个研究光纤通讯的高潮。1975年，美国亚特兰大实验系统的光纤通讯实验成功。1983年，美国贝尔实验室在美国东、西海岸铺设了长度分别为600公里和270公里的两条光纤通讯的主干线。此后，世界其他国家也先后建立了许多中短距离的光纤通讯系统。1972年，我国开始进行光纤通讯研究，而今已广泛用于邮电、电视等部门。

　信息社会的到来使得人们对光纤通信厚爱有加。从理论上讲，一根头发丝粗细的光导纤维可以同时传送1 000亿对电话通话。如果把全世界50亿人口分成两半同时进行通话，也只占用了它的容量的四分之一。为什么纤巧的光导纤维具有如此神奇的功能呢？

　　光导纤维由芯子和包层组成。芯子直径在10 μm以下，主体材料为二氧化硅，为了提高光的折射率可掺杂少量氧化锗或氧化磷；包层的直径一般在100 μm上下，由纯二氧化硅构成，或者在其中加入少量氧化硼或氟元素，以减少光的折射率。这样可以使芯子和包层的折光率不一致，从而保证光只能在芯子内传输。光导纤维在工作时，首先要有激光器为它提供光源。光线在光纤的芯子与包层的交界处发生反射，经过反复反射呈“之”字形传播。但是一般的光并不带有信息。要让光带上信息，就要把电信号加以调制转换成光信号，传输到接收端，再把光信号解调为电信号，进而把电信号还原成声音。

　　由于光纤通信是利用光波传输信息的有线光通信，所以在信息容量上就表现出十分显著的优越性。这是因为光波的频率比微波要高数千倍，相应地能容纳的信号频谱就更宽。同时，光纤通信具有极微的能量消耗，同样距离的光缆所需的中继站要比电缆少得多。这一点在远距离通信中表现出明显的优势。 

光纤通信是目前世界上最先进的通信方式，在传输电话、电报、传真、数据和图像时具有很好的稳定性和保密性，在军事通信领域有广泛应用

光纤

　　光纤通信是以光波作为信息载体，运用光反射原理，用光信号取代电信号，以光导纤维作为传输媒介的一种通信方式。

　　1955年，英国伦敦帝国学院的卡帕尼（Narinder Kapany）博士根据光的折射原理，发明了用玻璃制成了极细的光导纤维。

　　1966年，华裔英国科学家高锟（1933－ ）博士提出利用低吸收率的石英玻璃光学纤维作为通信介质。高锟奠定了光纤通信的基础，被称为“光纤通信之父”。

　　1973年，第一个光纤通信实验系统在美国贝尔实验室建成。1977年，美国电报电话公司在芝加哥市内开通了世界上第一条光纤通信线路。

　　光纤通信系统现已经历了5个发展阶段：70年代后期的85微米波段多模光纤为第一代，1981年出现的1.3微米多模光纤为第二代，1984年实现的1.3微米单模光纤为第三代，80年代中后期实现的1.55微米单模光纤为第四代，用光波放大增长传输距离的光纤通信系统为第五代。光纤通信传输信息量大、抗干扰性强，其使用成本也逐渐降低。它不仅成为今天大容量、高速通信线路的首选，并将在未来信息社会中承担主要传送工具的角色。