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       光纖是怎么傳光的

        大氣傳輸容易受到天氣的影響，透鏡波導(dǎo)傳輸又容易受外界影響產(chǎn)生變形和振動(dòng)，由于沒(méi)有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)，所以光通信的研究曾一度走入低谷。

       那么能不能找到一種介質(zhì)，就像電線電纜導(dǎo)電那樣來(lái)傳光呢？

       古代希臘的一位吹玻璃工匠觀察到，光可以從玻璃棒的一端傳輸?shù)搅硪欢恕?930年，德國(guó)人拉出了石英細(xì)絲，人們就把它稱(chēng)為光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱(chēng)光纖或光波導(dǎo)，并論述了它傳光的原理。接著，這種玻璃絲在一些光學(xué)機(jī)械設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備（如胃鏡）中得到應(yīng)用。

       現(xiàn)在，為了保護(hù)光纖，在它外面包上一層塑料外衣，所以它就可以在一定程度上彎曲，而不會(huì)輕易折斷。那么，光能不能沿著彎曲的光纖波導(dǎo)傳輸呢？答案是肯定的。

       光纖由纖芯和包皮兩層組成，它們都是玻璃，只是材料成分稍有不同。一種光纖的芯徑只有50～100μm，包皮直徑約為120～140μm，1μm=10-3mm，所以光纖很細(xì)，比頭發(fā)絲還細(xì)。假定光線對(duì)著纖維以一定入射角射入光纖，如圖1.3.1所示，當(dāng)光線傳輸?shù)叫竞推さ慕唤缑嫔蠒r(shí)，會(huì)發(fā)生類(lèi)似鏡子反射光的現(xiàn)象，又一次反射回來(lái)。當(dāng)光線傳輸?shù)焦饫w的拐彎處時(shí)，來(lái)回反射的次數(shù)就會(huì)增多，只要彎曲不是太厲害，光線就不會(huì)跑出光纖。光線就是這樣在光纖內(nèi)往返曲折地向前傳輸。

光線在光纖里傳輸?shù)氖疽鈭D

       用光纖傳輸信息的過(guò)程大致如上圖所示，在發(fā)送端，把用戶要傳送的信號(hào)（如聲音）變?yōu)殡娦盘?hào)，然后使光源發(fā)出的光強(qiáng)隨電信號(hào)變化，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為調(diào)制，它把電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，最后用光纖把該光信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方；在接收端，用光探測(cè)器接收光信號(hào)，并把光信號(hào)還原為攜帶用戶信息（如聲音）的電信號(hào)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)，最后再變成用戶能理解的信息（如聲音）。

       目前，光源通常用半導(dǎo)體激光器及其光電集成組件。光纖短距離用多模光纖，長(zhǎng)距離用單模光纖。光探測(cè)器用PIN光電二極管（即光/電轉(zhuǎn)換二極管）或雪崩光電二極管（APD）及其光電集成組件。調(diào)制器有使光信號(hào)強(qiáng)度隨電信號(hào)變化的直接調(diào)制，這就像調(diào)幅收音機(jī)使電載波的幅度隨聲音的強(qiáng)弱變化一樣；而另外一種調(diào)制方式卻不同，它不會(huì)使光信號(hào)強(qiáng)度隨電信號(hào)強(qiáng)弱直接變化，而是使光源發(fā)出連續(xù)不斷的光波，它的強(qiáng)度變化是通過(guò)一個(gè)外調(diào)制器實(shí)現(xiàn)的，這種調(diào)制方式叫外調(diào)制。光纖就像電線一樣也有損耗，所以光信號(hào)在光纖內(nèi)傳輸時(shí)，它的光強(qiáng)也逐漸減弱，為此，就像在電纜通信系統(tǒng)中有電中繼器一樣，在光纖通信系統(tǒng)中也有光中繼器，使傳輸?shù)墓庑盘?hào)放大。光中繼器有光-電-光中繼器和直接對(duì)光放大的全光中繼器。本書(shū)就對(duì)光纖通信系統(tǒng)所用到的各種器件和各個(gè)組成部分逐一加以介紹。

光纖通信系統(tǒng)的組成