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常用光纤通信（徐荣根）
长期以来，光技术的应用一直是近代科学技术所关注的焦点。从20世纪中后期开始
，光技术的研究成果不断出现，激光技术、遥感技术、光存储技术、光纤通信技术乃至
光电集成电路等。可以说，传统电子技术已经受到了光技术的严重挑战。本文将介绍有
关光纤通信的技术。
光纤缆线
在光纤缆线中，光纤以光脉冲的形式运载数字数据。这是一种比较安全的方法，因
为，光纤中不有电子脉冲信号，这就意味着光纤中的数据不易被窃取，而任何运载电子
信号的传输媒介比较容易失窃。一般而言，对于高速大量的数据传输，光纤是非常合适
的，因为，在光纤中的数据传输，信号的衰减极小而且信号没有干扰，所以数据安全传
输的距离就相对较远。
1、光纤缆线的组成和结构
光纤缆线主要的材质是由光导玻璃芯组成，它是一条极细的被叫做导芯的玻璃圆柱
体，用来提供光通路（波导）。它被另一层称之为包层的玻璃包住，而包层是由多层反
射玻璃构成，叫做玻璃同心层，玻璃同心层即包层的设计的主要目的是将光折射到导芯
上。最外一层是外壳，用来包住每一导芯以及包层，包裹的形式主要分为两种，紧型配
置或松型配置。
在紧型配置结构中，光纤被外层塑料壳完全裹住；在松型配置结构中，光纤与外层
保护壳之间有一层液体胶或其他材料。无论哪一种情况，外壳都起着提供必要的电缆强
度的作用，以防止光纤受外界、弯曲、外拉、折断等的影响。
有时，光纤也用塑料来制造，塑料比较容易进行安装，但是，由于塑料的透明度和
纯净度均比不上玻璃的特性，因此，塑料光纤在传输质量和传输距离上比不上玻璃光纤。
光纤缆线也可以由单外壳光纤构成，但通常是将多股光纤捆到一起放在电缆中心。
早些时候，有些光纤缆线还将提供附加的金属性的物质Kevlar或者光纤玻璃线来增大电
缆强度，但是，这种作法实际上已经没有必要。
光纤要比铜导线小得多、轻得多，所以，大型光纤缆线能比同样尺寸的铜电缆起着
更多的导体作用，这一特点使其在空间有限的环境下使用非常理想。实际上，光介质传
递信息的通道在理论上来说，其密度是无限的。
2、光纤缆线的类型
光纤本质上可以是多模或单模的。单模下它已被做成只提供一条光通道，而多模下
则提供多条光通道。多模下的光纤层特性控制了不同模的速度，利用光的不同折射率而
传递信号的特性，信号传递的各个部分同时到达，使得接收者看来像是一个脉冲。
单模光纤具有更高的容量，但是，生产及使用这种光纤要比多模光纤昂贵。
光纤缆线的类型由模、材料（玻璃或塑料）以及芯/外层尺寸所决定。芯的尺寸以
及纯度决定了传输光的数量。常用的光纤缆线有：
·8.3μm芯/125μm外层、单模；
·62.5μm芯/125μm外层、多模；
·50.0μm芯/125μm外层、多模；
·100.0μm芯/140μm外层、多模。
3、光纤缆线的连接
在光纤缆线中，每条玻璃导芯只能单向传送信号，因此，光纤缆线中一般有两条独
立的导芯：一条用于发送数据，一条用于接收数据。
光纤缆线在普通局域网（LAN）上的安装是从用户设备开始的。它包括两个光学接口
，一个用于输入接收数据，另一个用于输出发送数据。接口被直接连在光纤缆线上，它
的另一端又接在双锥形连接器或者机械连接器上。
有必要的话，光纤缆线的不同长度的端头可以通过电烧熔、化学环氧工艺或者机械
连接器方式编接在一起。光纤的另一端可以直接连在连接中心或者连在一个连接设备上
。最后，光纤被连接到另一个用户设备上。
光学接口设备从光纤上取出光脉冲转换成计算机信号或者将计算机信号转换成光脉
冲送入光纤。光脉冲由多模光纤下的发光二极管LED（Light Emitting Diodes）或者单
模光纤下的发射光二极管ILD（Injection Laser Diodes）产生。它们最后又被PN本征
（Intrinsic）二极管（Diodes）或者雪崩（Avalanche）光二极管（Photodiodes）再
次转换成电信号。
4、光纤缆线的特性
·价格 到目前为止，光纤缆线及其连接器的价格要比铜导线昂贵些，但是，它的
价格正在迅速下降。然而，在安装上的高昂价格远远要超出其材料的费用。
·安装难易程度 光纤缆线的特性造成了安装的问题。每一条光纤的连接、绞合都
需要非常认真，以确保光通信没有被阻塞。另外，安装者还必须小心，不能过分接紧或
是弯曲光纤。
·带宽容量 光纤支持极高的频带宽度，这是因为它们只受高频光学的影响，而不
受低频电子系统的影响。目前的技术已经支持在光纤上以100MB/s-2GB/s乃至更高带宽
（区间在2-25km乃至更长距离）进行数据传送。值得一提的是，在某些实验演示中，光
纤传输速度已可达到200GB/s的带宽。光纤系统的传输率关键取决于光纤的成分（玻璃
或塑料）、模的种类以及光传输的波长（即光源频率）。最常用的局域网的安装包括玻
璃多模光纤以及850nm波长的LED。这种配置可以在大约20km的范围内支持100MB/s的传
输率。
·衰减 光纤缆线的衰减极低，因受操作波长的影响，它的有效范围以km来作测量
单位。因此，光纤缆线的衰减比任何一种铜芯缆线的传输媒介都要低得多。
·抗干扰性 由于采用光谱技术，光纤缆线没有漏信号的现象存在，也不受电磁波
及高频失真的影响。另外，光谱不需要地线。因此，光纤缆线不受地线电平位移可能产
生的影响，也不受其发出火花的影响。光纤的这些特点使其适合于有危险的、高压的或
者是泄漏信号灵敏度很高的环境。
5、对于使用光纤缆线使用的考虑
下列情况一般使用光纤：
·需要在安全的媒介中进行高速、长距离的数据传输。
·需要在有化学腐蚀及电子干扰的环境中进行数据传输。
下列情况一般不使用光纤：
·项目预算及费用受到限制。
·没有专家安装及进行设备连接等。
以上介绍的光纤缆线及光纤缆线的使用属于传输媒介的范畴。
节选自《实用无线电》
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