入门级科普光通信

光纤的发明，带动了通信领域内的革命，如果没有光纤提供大容量的高速通道，互联网也只能停留在理论设想阶段。如果说，20世纪是电的时代，那么21世纪就是光的时代。光到底是如何做到能通信的？

什么是光通信

简单来说，光通信就是使用光，向对方传输信息的技术。

光通信的基本结构 ：我们身边的电脑和手机，通过电信号“0和1”发送信息。光通信是由将电信号转换成光信号的“发送机”、将光信号转换成电信号的“接收机”，以及传输光的回路“光纤”构成。

光传播媒质（光纤）

▶光纤结构

光纤裸纤分为三层：

第一层纤芯：位于光纤的中心部位，成分为高纯度的二氧化硅即玻璃。芯径一般为9-10微米（单模）、50或62.5微米（多模）。纤芯折射率较高，用来传送光。第二层包层：位于纤芯的周围，成分也是二氧化硅玻璃（直径一般为125微米）。包层的折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件。第三层涂覆层：最外层是加强用的树脂涂层。保护层材料强度大，能承受较大冲击，保护光纤不受水汽的侵蚀和机械擦伤。

▶光传输损耗

光纤传输损耗是影响光纤通信质量的一个很重要的因素。造成光信号衰减的主要因素有：材料的吸收损耗、传输时的散射损耗以及其他包括光纤弯曲、受挤压、对接损耗等因素造成的损耗。

光的波长不同，在光纤中的传输损耗也不同，经过漫长的摸索和实践，专家们逐渐总结出一个低损耗波长（1260nm~1625nm）区域，这个波长区域范围的光，最适合在光纤中传输。所以光纤通信使用的光波一般都是红外波段的。

▶光纤分类

多模光纤：传输多种模式，但模间色散比较大，限制了传输数字信号的频率，而且随传输距离的增加这种限制会更加严重。因此多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。单模光纤：纤径很小，理论上只能传输一个模式，适用于远程通信。

光纤通信系统工作原理

▶光纤通信系统

平常使用的手机、电脑等通信产品，发送的信息是以电信号的方式存在。

简单介绍一下光纤通信系统中每个器件的工作原理。

光发送机： 将电信号转换成光信号，主要由信号调制器和光源组成。

信号复用器： 将多个不同波长的光载波信号，耦合到同一根光纤中进行传输，达到传输容量倍增的效果。

光中继器： 传输过程中，信号的波形和强度会发生劣化，因此需要将波形复原到原信号那样整齐的波形，加大光强。

信号解复用器： 将复用的信号分解成原来的单独信号。

光接收机： 将接收的光信号转换成电信号，主要由光电探测器和解调器组成。

光通信的优点与应用

▶光通信的优点

中继距离长，经济节能

假设传输10 Gbps（每秒100亿个0或1信号）的信息，如果使用电通信的话，每隔几百米就要进中继处理，调整一次信号。与此相比，使用光通信的话，中继距离可达100千米以上。调整信号的次数越少，成本越低，另一方面，光纤的材料是二氧化硅，储量丰富且成本比铜线低得多，因此光通信具有经济节能的效果。

信息传递快速，通信质量高

比如说，现在和国外的朋友通话或上网聊天时，不像以前那样声音会滞后。光通信借助于海底光缆，缩短了传输距离，因此信息传递更加快速。因此使用光通信能实现与海外更畅通的通信。

抗干扰能力强，保密性好

电通信会因电磁干扰出现错误，导致通信质量下降。但是，光通信不会受到电噪声的影响，因此更加安全可靠。并且由于全反射工作原理，信号完全束缚在光纤中进行传输，所以保密性良好。

传输容量大

一般电通信只能传输10Gbps（每秒100亿个0或1信号）的信息量，与此相比，光通信可以传输1Tbps（1万亿个0或1信号）信息量。

▶光通信的应用

光通信的优点众多，发展至今光通信已经融入了我们每个人的生活每一个角落。

电脑和手机发出的信号聚集在本地通信运营商的基站和网络供应商设备中，再通过海底光缆中的光纤传输至世界各地。

视频通话、网购、电游、追剧等日常活动的实现，都离不开它在背后的助力支撑。毋庸置疑，光网络的出现，让我们的生活变得更加舒适便捷。

光缆通信有什么特点？

光缆由一个或多个光纤组成，每个光纤由一个非常纤细的玻璃或塑料纤维组成，可以传输光信号的高速数据。光缆通信具有以下特点：

1. 高带宽：光缆通信可以提供非常高的带宽，远远超过传统的铜缆通信。光纤的宽带特性使其能够同时传输大量的数据，满足高速数据传输的需求。

2. 长距离传输：光缆通信具有较低的信号衰减和传输损耗，可以实现长距离的信号传输。光信号在光纤中的传输损耗较小，可以实现数十公里甚至数百公里的传输距离。

3. 抗干扰性强：光缆通信对于电磁干扰的抗性较强，相比于铜缆通信，光缆通信更不容易受到外界电磁干扰的影响，从而提供更稳定可靠的通信连接。

4. 安全性高：由于光缆通信是通过光信号进行传输，而非电信号，因此相比于传统的铜缆通信更难被窃听和拦截，提供了更高的通信安全性。

5. 小型轻便：光缆相比传统的铜缆较为细小轻便，易于布线和安装，减少了空间占用和维护成本。

总的来说，光缆通信具有高带宽、长距离传输、抗干扰性强、高安全性和小型轻便等特点，逐渐成为现代通信领域中重要的传输介质。

相关问答

无线通信有哪些特点?

无线通信(英语:Wirelesscommunication)是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯,利用收音机、无线电等都可以进行无线通讯。无线通讯包括...

光通讯是什么?

光通讯是一种利用光来携带信息的通信技术,也称为远程光通信。不论利用电子仪器传收或以肉眼直接观察光都属于光通信。光通信技术最早可以回溯到数百年前。即1...

光纤通信的优点是什么?

光纤通信的优点主要体现在传输速度快、带宽大、信号衰减小、抗干扰能力强、安全性高等方面。光纤通信利用光信号传输数据,速度可达光速,传输容量大大提升,同时...

与电通信相比，光通信的优点?

1.容许频带很宽,传输容量很大:光纤工作频率比目前电缆使用的工作频率高出8-9个数量级,因为光纤很细,外径只有125μm,一根光缆可以容纳几百根光纤,12×12=14...

光纤通信的优点有哪些?

光纤通信的优点如下:通信容量非常大:光纤的传输带宽远大于铜线或电缆的带宽,可以满足对大量信息传输的需求。抗雷电和电磁抗干扰性能好:光纤不受电磁波的干...

光通信是什么?

光通信是指利用光波来传输信息的一种通信方式,通常使用的设备包括光纤、光放大器、光开关等光通信具有传输速度快、信息容量大、传输距离远、抗干扰性能强等优...

关于电磁波中的长波、中波、短波、微波的穿透能力强弱特点_...

[最佳回答]波长越短越接近光的直线传播性质微波段(分米和厘米段波)开始已经向光那样直线穿透电离层按视距传播了所以无线通信要建立基站下雪下雨大雾...

光纤通信是利用光的什么特性?-坨坨山大王的回答-懂得

光纤通信是利用光的什么特性全反射全反射!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

光分组交换技术的特点是?

1.光交换技术是指不经过任何光/电转换,在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换系统主要由输入接口、光交换矩阵、输出接口和控制单元四部分组成。...

激光光纤通信有什么优点?

光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点,光纤通信中的光波主要是激光,所以又叫做激光-光纤...