光纖通信是利用光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看，構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外，在應用中，光纖常按用途進行分類，可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種，而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖，并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。
光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導工具，傳輸原理是“光的全反射”。光纖通信是利用光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。在光纖通信系統(tǒng)中，光源發(fā)出的光經(jīng)過調(diào)制后，通過光纖傳輸?shù)竭h處的接收端，由光接收機解調(diào)出原來的信息。光纖通信具有傳輸容量大、傳輸距離遠、抗干擾能力強、保密性好等優(yōu)點，并且光纖體積小、重量輕、節(jié)約能源、成本低，被廣泛應用于各個領域，如國際和國內(nèi)長距離通信、移動通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心和云計算、視頻監(jiān)控和廣播電視、醫(yī)療領域、工業(yè)領域、軍事領域、汽車領域、環(huán)境監(jiān)測領域以及航空航天領域等。
光纖通信的發(fā)展歷史可以追溯到1966年，英籍華裔學者高錕指出了利用光纖進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g途徑，奠定了現(xiàn)代光通信——光纖通信的基礎。1970年，美國康寧公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。1973年，美國貝爾實驗室取得了更大成績，光纖損耗降低到2.5dB/km。1976年，日本電報電話公司將光纖損耗降低到0.47dB/km(波長1.2μm)。隨著技術的不斷發(fā)展，光纖通信系統(tǒng)的傳輸速度和容量也不斷提高。目前，光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸方式之一。
除了傳統(tǒng)的石英光纖外，近年來還出現(xiàn)了許多新型光纖，如塑料光纖、多模光纖、光子晶體光纖等。這些新型光纖具有不同的特點和優(yōu)勢，可以滿足不同的應用場景需求。例如，塑料光纖具有柔軟、易于彎曲、重量輕等優(yōu)點，適用于汽車和航空航天等領域的通信。多模光纖可以同時傳輸多種模式的光信號，適用于短距離高速數(shù)據(jù)傳輸。光子晶體光纖具有優(yōu)異的非線性光學特性和色散特性，可以用于超連續(xù)譜產(chǎn)生、光孤子通信等領域。
光纖通信的光源主要有以下幾種：
半導體激光器(LD)：半導體激光器是一種小型、高效、可靠的光源，適用于短距離和長距離的光纖通信。它的調(diào)制速度快，可以直接調(diào)制光信號，也可以通過外部調(diào)制器進行調(diào)制。
發(fā)光二極管(LED)：發(fā)光二極管是一種簡單、低成本的光源，適用于短距離和低速率的光纖通信。它的調(diào)制速度較慢，一般需要通過外部調(diào)制器進行調(diào)制。
固體激光器：固體激光器具有高的輸出功率和穩(wěn)定性，適用于長距離和大容量的光纖通信。它的調(diào)制速度較慢，一般需要通過外部調(diào)制器進行調(diào)制。
光纖放大器：光纖放大器是一種利用光纖中的稀土離子進行放大的光源，適用于長距離和大容量的光纖通信。它可以放大光信號，提高光信號的功率和傳輸距離。
光檢測器是光纖通信系統(tǒng)中的關鍵部件之一，它的作用是將傳輸中的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，以便于后續(xù)的電子處理和分析。
在光纖通信系統(tǒng)中，常用的光檢測器主要有以下幾種：
光電二極管(PD)：光電二極管是一種利用PN結(jié)的光電效應進行工作的光檢測器，具有高的響應度和快的響應速度。它適用于短距離和高速率的光纖通信，可以直接將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
雪崩二極管(APD)：雪崩二極管是一種利用雪崩效應進行工作的光檢測器，具有高的靈敏度和增益。它適用于長距離和低速率的光纖通信，可以將微弱的光信號放大并轉(zhuǎn)換為電信號。
光子探測器：光子探測器是一種利用光子效應進行工作的光檢測器，具有高的量子效率和寬的光譜響應范圍。它適用于微弱光信號的探測和分析，如生物熒光探測、激光雷達等。
由于通信用光纖都是用石英玻璃和塑料制成，是極好的電絕緣體，而且光信號在光纜中傳輸時不易產(chǎn)生泄露，所以不存在電氣危害、電磁干擾、接地、屏蔽和保密性差等問題，再加上傳輸特性好的優(yōu)點，使光纖成為迄今為止最好的信息傳輸媒質(zhì)。因此不管是在干線網(wǎng)上，還是在接入網(wǎng)上，光纖通信都取得了飛速的發(fā)展。
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