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光纤通信与电磁波

光纤通信与电磁波

光纤通信中使用的光波是一种比无线电波频率高得多的电磁波,其波段处在电磁波谱中的近红外区,波长为0。8~2。0μm波段,相对应的频率范围为167~375THz(1THz =1012Hz)。不过,考虑到光波在光纤中的低损耗区域(低损耗窗口),目前光纤通信使用的波长有三个:0。85μm、1。31μm、1。55μm,使用的仅仅是其中很小的部分,还有大部分频率未被使用。

光纤通信所用光波的频率达到了THz,是非常高的,通常所说的光纤频带宽、通信容量大的秘密就隐藏在这高频中。

根据杰出的香农定理,通信信道的*大传输速率(信道容量)与信道带宽之间存在明确关系,信道容量由带宽及信噪比决定,增大带宽、提高信噪比可以增大信道容量,所以,人们通常用“带宽”去取代“速率”,光纤通信技术因为频带较宽(频率范围为167~375THz,频带宽超过200THz),所以通信容量比普通电缆高。

光纤通信与电磁波

(光波在光纤中的低损耗窗口)

同时,光纤通信技术中还使用了密集波分复用技术,该技术将光纤的各个传输波段,按照一定的间隔分隔成很多较小的频带(波分),以每个频带的中心频率为载波,用来承载不同码速的光通路,一根光纤可以同时传输多个波长的光通路(复用),以此将传输容量再次扩大到原来的几十倍。所以,一根光纤供两地通话的话,可以同时支持3.1亿组这样的通话。

频带宽、通信容量大,只是光纤通信的优点之一,而光纤的生产材料,同样也是其一大优势。光纤的材质本质上是二氧化硅,在地球上的储量丰富,生活中常见的沙子就是二氧化硅,所以光纤通信不用浪费稀有的金属资源。

光纤材质的另一个特点就是质量轻,芯径也比较细,这使得光纤通信系统的整体质量得到减少,而且光纤柔软性很好,易于铺设。同时,高纯度的二氧化硅中,光信号的传输损耗非常低,可以长距离传输,大大减少了中继站的数量,通信系统的an全稳定性以及运行效率都进一步提高。

此外,如今的光纤的纤芯外有对应的保护层能够使光纤的绝缘性能、耐腐蚀性得到提升,同时还能使其避免受到电磁问题的影响,所以光纤能够架空铺设,即使与高压电线平行铺设也不会受到影响。

光纤通信与电磁波

(光纤通信流程)

光纤通信的巨大优势,加上人们及时开发出了适用于长波长的光源、激光器、发光管、光检测器设备,以及光纤通信配套的调制解调器、光发射机、光接收器等设备,让长距离的光纤通信迅速普及。

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