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光通信技術(shù)對(duì)大家來(lái)說(shuō)是十分熟悉的，如古時(shí)的烽火臺(tái)、中古歐洲的急報(bào)站、現(xiàn)代船艦的旗語(yǔ)等等，都是光通信。由于光傳播時(shí)衰減快，只能直線行進(jìn)，不易反映復(fù)雜的通信內(nèi)容，因此光通信技術(shù)長(zhǎng)期停滯不前。

激光技術(shù)的出現(xiàn)，為光通信的發(fā)展打開(kāi)了新的局面。在空間傳遞激光來(lái)進(jìn)行通信（即所謂激光通信）的技術(shù)發(fā)展很快，現(xiàn)已用于許多短距離通信，并將用于衛(wèi)星通信和星際通信。但空間傳遞的激光通信因雨霧等影響有時(shí)不能很好進(jìn)行，還存在著易遭遮擋、空間傳輸難于保密等問(wèn)題，因此人們聯(lián)系到有線電信利用電線、電纜傳電的經(jīng)驗(yàn)，于六十年代開(kāi)始尋求利用某種“導(dǎo)體傳光而進(jìn)行通信的新途徑。于是嶄新的光導(dǎo)纖維通信技術(shù)出現(xiàn)了，所謂光導(dǎo)纖維通信就是利用具有特殊光學(xué)性能的細(xì)絲傳光而進(jìn)行通信的技術(shù)，所用的細(xì)絲叫做光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維的作用與電線電纜的作用相仿。所不同的是電線、電纜傳播的是電信號(hào)，光導(dǎo)纖維傳播的是光信號(hào)。因此光導(dǎo)纖維通信也是一種嶄新的光通信技術(shù)。這種新技術(shù)的問(wèn)世很快就顯現(xiàn)出廣闊的前景。

光纖維通信怎樣把聲音、圖像傳到遠(yuǎn)方？又怎么能同時(shí)傳許多聲音、圖像呢？現(xiàn)階段的光纖通信與電信有許多共同和類(lèi)似之處。通信時(shí)，聲音或圖像進(jìn)入電話機(jī)或攝像機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)變化的電流或電波。電波經(jīng)過(guò)交換復(fù)用設(shè)備進(jìn)入發(fā)信光端機(jī)，使光源發(fā)出的光產(chǎn)生與電波相對(duì)應(yīng)的變化。經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維傳播到收信光端機(jī)，收信光端機(jī)“復(fù)制”出變化的電波，并經(jīng)過(guò)復(fù)用交換設(shè)備分別進(jìn)入相應(yīng)的電話機(jī)或電視機(jī)，再“復(fù)制”出聲音和圖像來(lái)。在遠(yuǎn)程通信時(shí)，中途要用中繼器將逐漸減弱的光增強(qiáng)一下，以免收信端收到的光太微弱。

在光端機(jī)中怎樣使光與電對(duì)應(yīng)變化呢？在發(fā)信光端機(jī)中，用半導(dǎo)體激光器、發(fā)光管作光源，將變化的電波加于其上，其發(fā)光強(qiáng)度就能隨著變化；用固體激光器作光源時(shí)，也可用附加某種特殊晶體而使光相應(yīng)變化。在收信光端機(jī)中，用大家熟悉的光電管就可以由光變化而產(chǎn)生變化的電動(dòng)勢(shì)，但應(yīng)是具備通信要求性能的光電管。

在空間或在一對(duì)導(dǎo)體上同時(shí)傳送多個(gè)聲音、圖像的電信技術(shù)，其基本方法有兩種：一種是不同通信對(duì)象的聲音或圖像，利用不同頻率的電波傳送，許多不同頻率的電波雖然同時(shí)傳送，在收信端可以根據(jù)頻率差別而分別開(kāi)來(lái)，這稱(chēng)頻分制另一種是把送出的電波按時(shí)間順序分成許多組，每組分別傳送不同通信對(duì)象的聲音或圖像。在收信端按時(shí)間順序就可以分別開(kāi)來(lái)，這稱(chēng)為時(shí)分制?，F(xiàn)階段的光纖通信是用時(shí)分制方法，使光按時(shí)間順序分組而同時(shí)傳遞許多聲音、圖像。

光纖是什么東西？它是怎樣發(fā)揮作用的呢？光纖是用具有特殊光學(xué)性能的材料（現(xiàn)在一般用超純石英或特種光學(xué)玻璃）拉成很細(xì)的絲，直徑從幾微米到一百微米左右，細(xì)絲的內(nèi)部構(gòu)造要符合一定的光學(xué)要求。光在任何物質(zhì)中傳導(dǎo)時(shí)都會(huì)不斷減弱，減弱的快慢取決于所通過(guò)的物質(zhì)。光在通常認(rèn)為透明的物質(zhì)如玻璃、水晶中行進(jìn)時(shí)減弱得慢些。透明度最好的光學(xué)玻璃，光在其中傳導(dǎo)1公里后，就要減弱到原來(lái)十的一百次方分之一（1/100）要用光纖傳光到遠(yuǎn)方去，首先要解決這個(gè)衰弱問(wèn)題。

通過(guò)研究知道，光在物質(zhì)中衰減是由于被吸收和被散射逸失。不同物質(zhì)的原子和分子吸收不同波長(zhǎng)的光。通常認(rèn)為透明的物質(zhì)，其主要成分對(duì)某些波長(zhǎng)的光很少吸收，但它們都還含有一些吸收光能多的雜質(zhì)。光的散射逸失來(lái)源于物質(zhì)內(nèi)部狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的不均勻性以及原子、分子的微觀運(yùn)動(dòng)，而物質(zhì)微觀運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的光散射隨光波長(zhǎng)的增長(zhǎng)而減少。因此，人們就從減少傳光物質(zhì)的有害雜質(zhì)、改進(jìn)其內(nèi)部狀態(tài)和結(jié)構(gòu)以及采用較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光著手，研制出光在其中傳導(dǎo)1公里只減弱強(qiáng)度到百分之幾以至千分之幾的非常透明的光纖。

既然光纖非常透明，光在光纖中，特別是光纖彎曲時(shí)，就很易透逸掉。怎么辦呢？學(xué)過(guò)光學(xué)的人都知道，當(dāng)光從折射率大的物質(zhì)進(jìn)入折射率小的物質(zhì)時(shí)，如果光的入射角符合一定條件，就會(huì)在兩種物質(zhì)的界面上發(fā)生“全反射”，光不進(jìn)入折射率小的物質(zhì)而返回折射率大的物質(zhì)。利用這樣的光學(xué)規(guī)律，使光纖的表面層的折射率比芯子部分小就可以把光關(guān)閉在光纖內(nèi)并沿著光纖的方向行進(jìn)。

在同一物質(zhì)中，不同波長(zhǎng)的光的傳導(dǎo)速度不同。用三菱玻璃把日光色散為多色光就是利用這種光速差異。不同波長(zhǎng)和不同光能分布形式的光在光纖中行進(jìn)，都要產(chǎn)生速度差異而帶來(lái)通信上的失真。采用波長(zhǎng)比較單一的激光，可以解決由于波長(zhǎng)龐雜帶來(lái)的光速差異。光能分布形式不同產(chǎn)生的光速差異、僅靠采用激光是不能解決的。一個(gè)辦法是使光纖的直徑盡量小，譬如只幾微米，以減少光能分布形式差異，但這要增加不少具體困難。現(xiàn)較常用的辦法是使光纖從中心到外皮的折射率按一定規(guī)律連續(xù)變化。

眾所周知，玻璃是脆的。那么光纖一定難彎易斷不經(jīng)拉羅！其實(shí)不然。玻璃絲越細(xì)越易彎而不斷。光纖具有玻璃絲的這些機(jī)械性能。而且在實(shí)際使用時(shí)，光纖外面都要包上幾層塑料，若干根外包塑料的光纖再采取一些防護(hù)和增強(qiáng)措施組合成有較厚包皮的光纜就可以像電線、電纜那樣使用。

光纖通信為什么會(huì)有很大的通信容量？所謂通信容量指的是：運(yùn)用這種通信技術(shù)，通過(guò)同一個(gè)通信系統(tǒng)，可以允許多少個(gè)不同的通信活動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。按頻分制通信來(lái)說(shuō)，允許同時(shí)進(jìn)行的通信活動(dòng)越多，需要同時(shí)傳送的不同頻率電波就越多，這些不同頻率電波構(gòu)成的頻率區(qū)間（稱(chēng)為頻帶）就越寬。時(shí)分制通信也同樣，所以，每一種通信手段的容量決定于它能傳送的頻帶寬度。

電波的頻率，從直流、長(zhǎng)波一直到微波，大致是0~1012赫。各種電信設(shè)備分別使用其中一小段，現(xiàn)用電信最高頻率約在104赫以下。光波的頻率，僅按紅外光計(jì)算，約為10赫。可見(jiàn)，紅外光的頻帶寬度為全部電波頻帶寬度的幾百倍。為已用全部電波頻帶的幾千倍。就理論上的潛力來(lái)說(shuō)；紅外光可同時(shí)傳送幾百上千億個(gè)電話。光纖通信的容量還取決于光纖適于傳送那一段頻帶。以現(xiàn)在常用的0.85微米波長(zhǎng)的一段紅外光為例，如果傳的是0.845~0.855微米，則其頻帶寬度約為4×1042赫，理論上可同時(shí)傳送幾億個(gè)電話。雖然，現(xiàn)階段的光纖通信受許多限制，只能利用其中很小一部分，其通信容量已是空前巨大的了。

光纖通信的優(yōu)點(diǎn)是很突出的首先通信容量巨大其次通信保密性好。一般來(lái)說(shuō)無(wú)線電信的保密要靠密碼；有線電信泄漏較大，故難陟有意竊聽(tīng)。光在光纖中行進(jìn)，不會(huì)泄漏出去，極難竊聽(tīng)。第三，電信通信以及運(yùn)用電子技術(shù)的自動(dòng)化系統(tǒng)，都有一個(gè)防止互相干擾的問(wèn)題。光纖通信傳送的是光，它不受任何電的干擾；光纖中的光不會(huì)泄漏，因而也就不會(huì)互相干擾。第四，光纖通信無(wú)需有色金屬作導(dǎo)體，能節(jié)約大量有色金屬，同時(shí)建設(shè)費(fèi)用省，施工方便。光纖的材料耗用量很小公斤材料可制出幾百公里或更長(zhǎng)的光纖，用的是氧、硅等豐富易得的原料，許多光纖組成的光纜也不過(guò)鋼筆粗細(xì)，每公里僅重幾公斤到幾十公斤，輕軟可彎，易于運(yùn)輸和敷設(shè)。

光纖通信的劃時(shí)代，也許將以擺脫電信設(shè)備容量限制的程度為標(biāo)志。不難設(shè)想，在解決光頻分等理論和技術(shù)后，某些電信設(shè)備雖然還必須在系統(tǒng)中使用，但它們對(duì)光纖通信容量的限制就少了或不再存在了。再進(jìn)一步，在光放大光調(diào)制和聲-光轉(zhuǎn)換等理論和技術(shù)解決后，電信設(shè)備將從通信系統(tǒng)中消失，電只是作為能源而使用。那時(shí)的通信將變成打“光話”、發(fā)“光報(bào)”、看“光視”…出現(xiàn)一個(gè)完整意義的“光通信”時(shí)代。
（責(zé)任編輯：fqj）