光纤何以成为通信江湖的“老大”

十、光纤何以成为通信江湖的“老大”

自诞生之日起，光纤通信就以迅猛的态势发展。从1977年第一条光纤通信系统在美国芝加哥投入商业使用，到20世纪90年代初，通信容量增加了50倍。各种新技术如光纤放大器、波分复用（WDM）等层出不穷。在我国，从1991年起已不再建设长途电缆通信系统，转向大力发展光纤通信。“八五”期间，建成了包含22条光缆主线，总长33000千米的大容量光纤通信干线传输网。

那么，光纤通信何以夺得这通信江湖的龙头之位呢？与常用的电通信比较，它又具有哪些优势呢？

第一，光纤通信的容量巨大。对于通信系统而言，其信号总是有一定频率范围的，这叫做带宽。它决定着通信系统的容量上限。通常的电通信（微波通信），由于微波的频率范围大约是10GHz，因此微波通信的带宽最大为10GHz。相应的，光波频率范围最大可达到100THz（太赫兹，1THz=10¹²Hz），换言之，其带宽可以达到100THz。也就是说，理论上光通信的信息容量可以比微波系统高出10000倍。目前商用系统信息总容量相当于1920万路电话同时传播。尽管如此，使用的带宽大概仅为光纤带宽的1%。光纤如此巨大的通信潜力，促使人们不断研究、发展、挖掘它在通信方面的新价值。

第二，光纤的损耗低，中继距离长。目前使用的主要是石英光纤。光波在里面传递1千米，能量损耗只有约4%。这个损耗值低于任何目前已知的其他通信线路。

信号在通信线路中传播，总会发生能量损耗（衰减），因此每隔一段距离，就必须对衰减了的信号进行能量补充，以便继续传播，这称为中继。显然，衰减越厉害的系统，中继之间的距离越短。由于光纤通信系统信号损耗最低，所以中继距离就比其他系统长得多。这样，可以节约大量的成本。

理论上，未来采用非石英材料制作光纤，可能使得信号每千米的衰减在0.1%以下。如到了这一步，地球范围内的光纤传输，基本上都不需要设立中继了。

第三，光纤通信保密性能好。在电通信中，电缆和电线散发的辐射能量，很容易被窃听到，甚至在距离电缆几千米外的地点都可以用特别装置获取信息。无线电通信就更不用说了。而在光纤通信中，光被限制在光纤之内，几乎不辐射，所以，有良好的保密性能。这种不辐射的特点同时也防止了电通信中常常出现的路间串话现象。

第四，光纤通信抗电磁干扰能力强。电通信中的信号在强电磁的环境下，很容易受到干扰，产生强烈的噪声。而制造光纤的石英是一种不导电的非金属介质材料，不会因为电磁感应而产生噪声，适用于强干扰下的通信。

第五，光纤径长小，质量轻，便于铺设。目前通用的光纤由纤芯、包层和外面的套层组成。纤芯直径只有几微米，加上包层后直径有一百多微米，比头发粗一点。即使算上外面的套层，总直径也才2毫米。

组合成的光缆，由于尺度纤细加上材料本身轻质，比同级别的电缆轻多了。比较一下含有四根光纤的四芯光缆和四根同轴管的同轴电缆，电缆直径为45毫米，1千米长的重量为4400千克。光缆直径只有9毫米，1千米长的重量才200千克。

又轻又细的光缆，运输、铺设都很方便，还适用于各种交通工具尤其是飞机和航天飞机上。这更满足现代通信深入生活。

第六，节省资源。电通信要制作电缆，必须大量使用有色金属，这是地球上宝贵和紧缺的资源。相对而言，制作光纤的主要原料是二氧化硅。氧和硅它们分别是地球上第一和第二大元素，地球有丰富的资源提供。