概述
所謂光通信就是利用光波載送信息的通信.在載波技術方面,電磁波的通信已廣泛應用于廣播,電視等領域,本世紀末,隨著數字技術的進步,出現了移動通信等數字無線電波技術.在另一方面,光波作為一種波長很短的無線電波,同樣也得到技術突破,目前已成為新一代的有線通信載波.光通信技術的進步,推動了整個信息產業的飛速發展.
光纖發展概況
1960年,梅曼(T.H.Maiman)發明了紅寶石激光器,產生了單色相干光,實現了高速的光調制.美國林肯實驗室首先研制出利用氦氖激光器通過大氣傳輸彩色電視,利用大氣傳輸光信號具有以下的缺點:
氣候嚴重影響通信,如霧天;大氣的密度不均勻,傳輸不穩定;傳輸設備之間要求沒有阻隔
利用大氣傳輸光波的思想實際上是電磁波傳輸的技術,光波實質上是頻率極高的電磁波(3×1014Hz),其通信的容量比一般的電磁波大萬倍以上,如果光通信能夠實現,它將具有劃時代的意義.
早期,為了避免大氣對光傳輸的干擾,研制了透鏡光波導的技術,利用管子進行光傳輸,在一定距離上設置聚焦透鏡,匯聚散射光和誘導光轉折,但振動和溫度又嚴重影響了光傳輸.這種思想,被后來采用直至成功研制成光導纖維.
要實現長距離的光纖通信,必須減少光纖的衰減.高錕指出降低玻璃內過度金屬雜質離子是降低光纖衰減的主要因素,1974年,光纖衰減降低到2 dB/km.1976年通過研究發現降低玻璃內的OH離子含量就出現地衰減的長波長雙窗口:1.3μm和 1.55μm.在1980年,1.55μm波長光纖衰減達到0.2 dB/km,接近理論值.80年代中,又發現水分和潮氣長期接觸光纖會擴散到石英光纖內,從而使光纖衰減增大且強度降低.于是采用注入油膏于光纖套管中隔絕水氣,制成品質完善的光纜用于工程.
要實現大容量的通信,要求光纖有很寬的帶寬.單模(SM:Single Mode)光纖的帶寬最寬,是理想的傳輸介質.但是單模光纖纖芯很細,70年代工藝無法做到,因此,多模(MM:Multi Mode)光纖較早應用,光在多模光纖里各模式間存在光程差,造成輸出的光信號帶寬不寬.1976年日本研制成漸變型(又稱自聚焦型,SELFCO)光纖,光纖的帶寬達到KHz/km數量級.80年代,單模光纖研制成功,帶寬增大到10 KHz/km,這一成就使大容量光通信成為可能,80年代中,零色散波長為1.55μm的光纖研制成功,光纖通信實現長距離超大容量傳輸.
70年代,光纖的低衰減窗口在近紅外區0.85μm的短光波,光源采用GaAlAs(鎵鋁砷)注入式半導體激光器(LDaser Diode)),但是壽命很短.直到研制成功可連續運行的GaAlAs雙異質結注入式激光器(Hayashi等),同時也發展了GaAlAs發光二極管(LEDurrus),LED壽命長,價格低,但譜線寬,速率低,功率笑,屬于非相干光源.80年代,研究出了InGaAsP(銦鎵砷磷)長波長激光器和LED,現已廣泛應用.
光檢測器是光接收的主要器件,用于將光信號轉變為電信號.主要有用于短波長的Si-PIN管和Si-APD雪崩光電二極管以及適用于長波長的InGaAs/InP的PIN管和APD管,還有Ge-APD管.
由于工程上的需要,各式各樣的光無源器件和光儀表也相應出現.如:光活動連接器,光衰減器,光纖熔接機和光時域反射測試儀等.
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