編者按:
(資料圖)
作為20世紀人類社會所取得的最偉大的技術成就之一,光纖通信技術是人類向信息化時代邁進不可替代的重要基石。如今,由光纖組成的網絡已經把世界上的各個國家、各個城市連接在了一起,地球成為了真正的“地球村”。光纖正在把各個小區、各個大樓、各個家庭連接在一起,組成一張強大的“信息高速公路網”。
武漢一網萬聯科技公司堅信,光纖到桌面是局域網的必然發展趨勢,為此提出了全光纖局域網(CNFTTD,光纖到桌面)解決方案,并發明86面板型ONU系列光纖到桌面產品。為了廣大讀者和客戶加深對全光纖局域網(CNFTTD,光纖到桌面)解決方案的了解和理解,我們組織編寫了“光纖到桌面是局域網的必然發展趨勢”系列文章(共5篇),分從“光纖的傳輸距離”、“光纖的傳輸帶寬”、“光纖的生產成本”、“光纖的彎曲半徑”、“光纖的施工效率”等方面展開分析與討論,這是本系列的開篇之作,以饗讀者。
光纖的傳輸距離越來越遠
1966年,英籍華裔學者高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發表了關于傳輸介質新概念的論文,指出了利用光纖(Optical Fiber)進行信息傳輸的可能性和技術途徑,奠定了現代光通信——光纖通信的基礎。
當時石英纖維的損耗高達1000dB/km以上,高錕等人指出:這樣大的損耗不是石英纖維本身固有的特性,而是由于材料中的雜質,例如過渡金屬(Fe、Cu等)離子的吸收產生的。材料本身固有的損耗基本上由瑞利(Rayleigh)散射決定,它隨波長的四次方而下降,其損耗很小。因此,有可能通過原材料的提純制造出適合于長距離通信使用的低損耗光纖。
1970年
通過外氣相沉積法(OVD),美國康寧公司使用摻鈦纖芯和硅包層,制造出在0.633μm處損耗為17dB/km的光纖波導。
1972年
他們以摻鍺纖芯代替摻鈦纖芯,制造出一條損耗低至4dB/km的多模光纖。
1974年
美國貝爾(Bell)實驗室的光纖損耗降低到1.1dB/km。
1976年
日本電報電話公司(NTT)將光纖損耗降低到0.47dB/km(波長1.2μm)。
美國在亞特蘭大(Atlanta)進行了世界上第一個實用光纖通信系統的現場試驗。
在以后的10年中,波長為1.55um的光纖損耗:1979年是0.20dB/km,1984年是0.157dB/km,1986年是0.154dB/km,接近了光纖最低損耗的理論極限。
1983年
日本敷設了縱貫日本南北的光纜長途干線。隨后,由美、日、英、法發起的第一條橫跨大西洋TAT8海底光纜通信系統于1988年建成。
第一條橫跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統于1989年建成。
從此,海底光纜通信系統的建設得到了全面展開,促進了全球通信網的發展。
光纖的傳輸距離如何再突破?
目前,單模光纖的衰耗通常為0.2dB/km(G.652光纖),每2km有1個光纖熔接頭,每個光纖熔接頭衰耗為0.2dB,也就是正常情況下平均每km衰耗0.3dB,若發送方光強為-10dB,接收方靈敏度為-40dB,那么就有30dB的容許衰耗值,光纖傳輸距離就是100km。
若進一步提高發送光強和接收靈敏度,光纖傳輸距離還能有所延長(如300km),但受光纖中各種非線性效應的影響以及安全的考慮,通過進一步提高入纖光功率來無限延長傳輸距離變得不再現實。
對于超長距離光纖傳輸必須采用“電中繼”(光-電-光)和“光中繼”傳輸方式?!半娭欣^”(光-電-光)光纖傳輸方式很好理解。“光中繼”傳輸方式則需要采用光放大器,
典型的光纖放大器是摻稀土元素光纖放大器(如EDFA、PDFA)。在光纖線路中每隔一段距離設置一個光放大器,以延長干線網的傳輸距離。
摻稀土元素光纖放大器(如摻餌光纖放大器)的誕生是光纖通信領域革命性的突破,它使長距離、大容量、高速率的光纖通信成為可能,是未來高速通信系統、全光網絡不可缺少的重要器件。
光纖的傳輸距離越來越遠,不僅大大推動了光纖骨干網、光纖接入網的發展,也必將推動局域網的高速發展。