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簡單的光纖可以就是一根玻璃絲,根據不同要求,它可以做得非常細,一般從幾微米到幾百微米。通常很多光纖都會在表面加(涂)上一層別的物質,叫包層或涂敷層。這一層物質可以作為光疏媒質起折射作用,有的還可以增強光纖的柔軟性使其可以隨意彎曲。沒有涂敷層的光纖就叫裸纖。裸纖也可以傳播光信號(這時光纖和空氣就成了兩種不的介質)。根據不同需要,人們在玻璃或石英中可以加入其他化學元素,可以利用多種復雜工藝使細細光纖的內部具有復雜的結構。因此,光纖的品種也是很多的,有的可以同時傳送上千種不同波型的光波,有的則只能通過單一波型的光線。光纖的制作過程比較精細,通常叫做拉絲。光纖通信中用到的光纜是由數十到數百根這樣的光纖集成的,其中每根光纖都可承擔起巨大的通訊量。
了解了光纖傳輸光線的原理,那么它又是如何將各種文字、圖像、聲音傳播的呢?
原來,利用電子技術,人們可以將文字、圖像、聲音等信息轉換成電子信號,使它們統統變成由“1”和“0”組成的數字串,這就是我們現在常說的“數字技術”。在數字技術里,1和0就表示電路的開和閉,運用到光電技術里,它們可以實現有光和無光兩種狀態。于是,人們通過光端機(向光纖中輸入光信號的設備)向光纖發出一連串明暗不同的光信號,光纖的另一端接收到這些光信號后,再通過專門的設備把它還原成數字信號,最后再由電視、收音機、計算機等將數字信號還原成文字、圖像、聲音等。
由發光二極管LED或注入型激光二極管ILD發出光信號沿光媒體傳播,在另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號。對光載波的調制為移
幅鍵控法,又稱亮度調制(IntensityModulation)。典型的做法是在給定的頻率下,以光的出現和消失來表示兩個二進制數字。發光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號都可以用這種方法調制,PIN和ILD檢波器直接響應亮度調制。功率放大──將光放大器置于光發送端之前,以提高入纖的光功率。使整個線路系統的光功率得到提高。在線中繼放大──建筑群較大或樓間距離較遠時,可起中繼放大作用,提高光功率。前置放大──在接收端的光電檢測器之后將微信號進行放大,以提高接收能力。
光纖通信有著無比的優越性,首先是它的容量大得驚人,一根細細的光纖可以同時傳輸數萬人甚至上億路電話,可以傳輸數千套電視節目,這是其他傳輸手段無法比擬的。其次,光纖傳輸的是光信號,它不受外界電磁場的干擾,也不怕潮濕、不怕腐蝕、無污染、保密性強等。光纖傳輸信號的損耗也小,只有電纜的十分之一。一般同軸電纜,每隔1.5公里就要設一個中繼站以彌補信號的衰減;而光纖通信的中繼站,距離可超出10公里。另外,光纖的原料就是我們熟悉的沙子(石英),地球上多的是而且非常便宜。幾克石英就能制出一公里長的光纖。因而用光纖代替普通金屬導線可以節約大量寶貴的有色金屬銅和鉛。光纖的重量很輕,8根光纖做成的光纜,每公里僅重約60公斤,而同樣數量的普通電纜則有4噸重。
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