四、 光纖通信的特點(diǎn)和系統(tǒng)分類

光纖通信能夠飛速發(fā)展，是因?yàn)楹推渌ㄐ攀侄蜗啾龋哂袩o與倫比的優(yōu)越性。

（一）光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)

1.頻帶寬、通信容量大

一根光纖的帶寬在理論上能容納107路4MHz的視頻或1010路的4kHz音頻，而同軸電纜帶寬為60MHz，只能傳輸104路4kHz音頻，光纖帶寬為同軸電纜的100萬倍。按話路計(jì)算，一對光纖按目前常見的2.5Gb/s的通信系統(tǒng)計(jì)算，就可達(dá)到28800個(gè)話路。加上密集波分后話路將非常可觀。

2.損耗低，傳輸距離遠(yuǎn)

目前光纖采用的SiO2玻璃介質(zhì)，純凈度很高，光纖損耗極低。光纖平均損耗為0.2～0.4dB/km，中繼距離達(dá)幾十至上百千米。

3.信號串?dāng)_小，保密性能好

由于光波具有良好的相干性，隨著光器件的不斷進(jìn)步，不同光纖的光信號、同根光纖的不同波長間不會(huì)產(chǎn)生干擾，因此，光纖通信比傳統(tǒng)的無線通信和其他有線通信具有更好的保密效果。

4.抗電磁干擾，傳輸質(zhì)量佳

由于光纖是非金屬的介質(zhì)材料，且傳輸?shù)氖枪庑盘枺虼耍皇茈姶鸥蓴_，傳輸質(zhì)量較好。

5.尺寸小、質(zhì)量輕，便于敷設(shè)和運(yùn)輸

由于光纖的纖芯直徑僅125μm，經(jīng)過表面涂覆后尺寸為0.25mm，制成光纜后，直徑一般為十幾毫米，要比電纜線徑細(xì)，質(zhì)量輕，這樣在長途干線或市內(nèi)線路上，空間利率高，且便于制造多芯光纜。

6.材料來源豐富，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

光纖的制造材料SiO2，在自然界中含量非常豐富，與電纜制造中大量消耗銅這種有色金屬存在著天壤之別。

由于光纖是由石英玻璃制成的，石英玻璃的熔點(diǎn)在2000℃以上，而一般明火的溫度在1000℃左右，因此，光纖耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗腐蝕能力強(qiáng)，不怕潮濕，可在有害氣體環(huán)境下工作。

（二）光纖通信的主要缺點(diǎn)

光纖通信與傳統(tǒng)的電纜相比，也存在以下幾個(gè)主要問題。

（1）光纖性質(zhì)脆，需要涂覆加以保護(hù)。此外，為了能承受一定的敷設(shè)張力，在光纖結(jié)構(gòu)上需要多加考慮。

（2）在切斷和連接光纖時(shí)，需要高精度技術(shù)和儀表器具。

（3）光路的分路、耦合不方便。

（4）光纖不能輸送中繼器所需要的電能。

（5）彎曲半徑不宜太小。

盡管存在以上問題，但是從目前技術(shù)上來說，都是可以克服的，不影響光纖的廣泛應(yīng)用。

（三）光纖通信系統(tǒng)的分類

從相對論觀點(diǎn)研究，物質(zhì)無不具有雙重性，即波動(dòng)性與微粒性。物質(zhì)的波動(dòng)理論認(rèn)為光是一種電磁波，因此電磁場理論也適用于光波。從微粒論觀點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為光是由一種具有一定能量的光量子流組成的。根據(jù)光波的雙重性，可將光纖通信系統(tǒng)分為經(jīng)典光纖通信和量子光纖通信兩大類。所謂經(jīng)典光纖通信涉及的方式包括IM/DD（強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測）方式、相干光纖通信、光孤子通信、全光纖通信和光波分復(fù)用通信等。所謂量子光纖通信，是以光量子作為信息載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的通信手段。量子光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在于其通信容量可超過經(jīng)典光纖通信幾個(gè)數(shù)量級。

從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素有光纖、光源和光電檢測器。光纖通信系統(tǒng)可根據(jù)所傳輸光的波長、調(diào)制信號形式、調(diào)制方式和傳導(dǎo)模式數(shù)量等，分成各種類型。

1.按傳輸光波長劃分

根據(jù)傳輸光的波長，可以將光纖通信系統(tǒng)分為短波長光纖通信系統(tǒng)、長波長光纖通信系統(tǒng)，以及超長波長光纖通信系統(tǒng)。短波長光纖通信系統(tǒng)工作波長為0.7～0.9μm，中繼距離小于或等于10km；長波長光纖通信系統(tǒng)工作波長為1.1～1.6μm，中繼距離大于100km，是現(xiàn)在普遍采用的光纖通信系統(tǒng)，其損耗小、中繼距離長；超長波長光纖通信系統(tǒng)工作波長大于或等于2μm，中繼距離大于或等于1000km，采用非石英光纖，具有損耗極低、中繼距離極長的優(yōu)點(diǎn)，是光纖通信的發(fā)展方向。

目前，短波長光纖通信系統(tǒng)早已被長波長光纖通信系統(tǒng)所代替，長波長光纖通信系統(tǒng)是目前光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用中的主流。超長波長光纖通信系統(tǒng)具有傳輸衰減極小等特點(diǎn)，是目前一個(gè)重要的研究方向。

2.按調(diào)制信號形式劃分

根據(jù)調(diào)制信號的類型，可以將光纖通信系統(tǒng)分為模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。模擬光纖通信系統(tǒng)使用的調(diào)制信號為模擬信號，它具有設(shè)備簡單的特點(diǎn)，一般多用于廣電系統(tǒng)傳送視頻信號，如有線電視的HFC網(wǎng)。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)使用的調(diào)制信號為數(shù)字信號，它具有傳輸質(zhì)量高、通信距離長等特點(diǎn)，幾乎適用于各種信號的傳輸，目前已得到廣泛的應(yīng)用。

3.按傳輸信號的調(diào)制方式劃分

根據(jù)光源的調(diào)制方式，可以將光纖通信系統(tǒng)分為直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)和間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)。由于直接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)具有設(shè)備簡單的特點(diǎn)，因此在目前的光纖通信中得到了廣泛的應(yīng)用。間接調(diào)制光纖通信系統(tǒng)具有調(diào)制速率高的特點(diǎn)，所以是一種有發(fā)展前途的光纖通信系統(tǒng)，在實(shí)際中已得到了部分應(yīng)用。

4.按光纖傳導(dǎo)模式數(shù)量劃分

根據(jù)光纖的傳導(dǎo)模式數(shù)量，可以將光纖通信系統(tǒng)分為多模光纖通信系統(tǒng)和單模光纖通信系統(tǒng)。多模光纖通信系統(tǒng)是早期采用的光纖通信系統(tǒng)，目前主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)當(dāng)中。單模光纖通信系統(tǒng)是目前廣泛應(yīng)用的光纖通信系統(tǒng)，它具有傳輸衰減小、傳輸帶寬大等特點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于長途及大容量的通信系統(tǒng)中。

5.其他劃分

其他類型的光纖通信系統(tǒng)參見表1.1。