光纖的發明，帶動了通信領域内的革命，如果沒有光纖提供大容量的高速通道，互聯網也隻能停留在理論設想階段。如果說，20世紀是電的時代，那麼21世紀就是光的時代。光到底是如何做到能通信的？

簡單來說，光通信就是使用光，向對方傳輸信息的技術。

光通信的基本結構：我們身邊的電腦和手機，通過電信号“0和1”發送信息。光通信是由将電信号轉換成光信号的“發送機”、将光信号轉換成電信号的“接收機”，以及傳輸光的回路“光纖”構成。

▶光纖結構

光纖裸纖分為三層：

• 第一層纖芯：位于光纖的中心部位，成分為高純度的二氧化矽即玻璃。芯徑一般為9-10微米（單模）、50或62.5微米（多模）。纖芯折射率較高，用來傳送光。
• 第二層包層：位于纖芯的周圍，成分也是二氧化矽玻璃（直徑一般為125微米）。包層的折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件。
• 第三層塗覆層：最外層是加強用的樹脂塗層。保護層材料強度大，能承受較大沖擊，保護光纖不受水汽的侵蝕和機械擦傷。

▶光傳輸損耗

光纖傳輸損耗是影響光纖通信質量的一個很重要的因素。造成光信号衰減的主要因素有：材料的吸收損耗、傳輸時的散射損耗以及其他包括光纖彎曲、受擠壓、對接損耗等因素造成的損耗。

光的波長不同，在光纖中的傳輸損耗也不同，經過漫長的摸索和實踐，專家們逐漸總結出一個低損耗波長（1260nm~1625nm）區域，這個波長區域範圍的光，最适合在光纖中傳輸。所以光纖通信使用的光波一般都是紅外波段的。

▶光纖分類

• 多模光纖：傳輸多種模式，但模間色散比較大，限制了傳輸數字信号的頻率，而且随傳輸距離的增加這種限制會更加嚴重。因此多模光纖傳輸的距離比較近，一般隻有幾公裡。
• 單模光纖：纖徑很小，理論上隻能傳輸一個模式，适用于遠程通信。

▶光纖通信系統

平常使用的手機、電腦等通信産品，發送的信息是以電信号的方式存在。

簡單介紹一下光纖通信系統中每個器件的工作原理。

光發送機：将電信号轉換成光信号，主要由信号調制器和光源組成。

信号複用器：将多個不同波長的光載波信号，耦合到同一根光纖中進行傳輸，達到傳輸容量倍增的效果。

光中繼器：傳輸過程中，信号的波形和強度會發生劣化，因此需要将波形複原到原信号那樣整齊的波形，加大光強。

信号解複用器：将複用的信号分解成原來的單獨信号。

光接收機：将接收的光信号轉換成電信号，主要由光電探測器和解調器組成。

▶光通信的優點

中繼距離長，經濟節能

假設傳輸10 Gbps（每秒100億個0或1信号）的信息，如果使用電通信的話，每隔幾百米就要進中繼處理，調整一次信号。與此相比，使用光通信的話，中繼距離可達100千米以上。調整信号的次數越少，成本越低，另一方面，光纖的材料是二氧化矽，儲量豐富且成本比銅線低得多，因此光通信具有經濟節能的效果。

信息傳遞快速，通信質量高

比如說，現在和國外的朋友通話或上網聊天時，不像以前那樣聲音會滞後。光通信借助于海底光纜，縮短了傳輸距離，因此信息傳遞更加快速。因此使用光通信能實現與海外更暢通的通信。

抗幹擾能力強，保密性好

電通信會因電磁幹擾出現錯誤，導緻通信質量下降。但是，光通信不會受到電噪聲的影響，因此更加安全可靠。并且由于全反射工作原理，信号完全束縛在光纖中進行傳輸，所以保密性良好。

傳輸容量大

一般電通信隻能傳輸10Gbps（每秒100億個0或1信号）的信息量，與此相比，光通信可以傳輸1Tbps（1萬億個0或1信号）信息量。

▶光通信的應用

光通信的優點衆多，發展至今光通信已經融入了我們每個人的生活每一個角落。

電腦和手機發出的信号聚集在本地通信運營商的基站和網絡供應商設備中，再通過海底光纜中的光纖傳輸至世界各地。

視頻通話、網購、電遊、追劇等日常活動的實現，都離不開它在背後的助力支撐。毋庸置疑，光網絡的出現，讓我們的生活變得更加舒适便捷。

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