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全球眼视频监控箱19世纪末和20世纪初,科学实验深入到微观领域,在一系列新的实验事实面前,光的电磁理论遇到了巨大困难,如它无法解释黑体辐射、光电效应、康步的探索。10年朗克为了得到与实验相符合的公式,提出了著名的普圆克假设:黑体物质是由带电的线性谐振子所组成,物质中振子的能量是不能连续变化的,只能取一些分立值,这些分立值又是某一最小能量单元c。的整数倍y为光频率。普朗克根据能量子假说,推出了与实验惊人符合的公式,从而使黑体辐射问题得到了圆满地解决。这一假设具有深刻和普遍的意义,正是由于它第一次冲击了经典物理学的传统观念,从此开始了物理学的新纪元外面的电路相连。阳极是由某种金属构成。实验发现,当束紫光照到阳极表面时,将从阳极跑出电子。由于这些电子是由光引发的,因此又叫“光电子”。尽管电子本身带负电,它却能向阴极跑去,从而连通了电路。

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如果将多个发送波长道当错开的光源信号同时在一根光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路。WDM系统目前从1528.77nm到1560.61nm信道间隔25GHz,可配置80个信道。考虑到多通道WDM受EDFA的可用带宽和窄带光滤器成本等各种技术上和经济上的限制,目前的实用水平已达40×10Gb/s。实验室水平远远超过这一水平,据估计160×40Gb/s的商用技术不久将来也将成为现实。3.新型光纤不断发展光纤是构筑新一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传输网络的发展方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。为了适应干线网和城域网的不同发展需要,非零色散光纤(G.655光纤)已经广泛地应用于WDM光纤通信网络。

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非零色散光纤(G.655光纤)在1550mm附近的工作波长区呈现一定大小的色散值,足以压制四波混合和交叉相位调制等非线性影响,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。无水吸收峰光纤(全波光纤)也在不断地开发与应用。这种光纤是设法消除1385mm附近的水吸收峰,使光纤的可用频谱大大扩展,用来满足城域网面临复杂多变的业务环境。要有效地提升业务量,光纤是网络设计至关重要的因素,采用具有数百个复用波长的DWDM技术将是一项很有前途的解决方案。因此开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键,全波光纤就是在这种形势下诞生的。4.向宽带光纤接入网方向发展接入网是信息高速公路的最后一公里。以铜线组成的接入网成为宽带信号传输的瓶颈。为适应通信发展的需要,我国正在加紧改造和建设接入网,逐渐用光纤取代铜线,将光纤向家庭延伸。

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实现宽带接入网有各种不同的解决方案。其中光纤接入是最能适应未来发展的解决方案,ATM无源光网络(APON)已被证明是当前一种既经济有效又较为成熟的方案。因地制宜地发展宽带接入网,最终实现光纤到家庭,是接入网的发展方向5.新型器件和高新技术在光纤通信系统的应用。由于科学技术日新月异,新型器件不断研发成功,各种高新技术的不断研究,并且逐步应用于光纤通信中,必将使光纤通信的容量进一步提高。6.全光通信网络近年来新技术和新型器件的发展使全光通信网络逐步成为现实。这些技术包括光放大技术,色散补偿技术,光交换技术,光互连与光处理技术等,以上技术的实现依靠近些年来光电子器件的迅速发展。因此必将带动光纤通信商用系统水平的提高,全光通信网络成为发展的必然趋势

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光纤通信认知构成光纤通信系统的光纤通信元器件种类繁多,为了使广大读者对光纤通信系统有个感性的认识仅仅对下面的光纤通信元器件进行简单的介绍。光纤和光缆1)光纤从材料上可以分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、氟化物光纤、塑料光纤等。玻璃丝即是加涂覆层的光纤。裸光纤由高纯度SO2组成,光纤125gm,在光纤外面加的涂覆层,材料是环氧树脂或硅橡胶,其作用是增强光纤的机械强度。(a)光纤桶(b)局部放大2)涂覆后的光纤还需要制作成光缆芯线,目前,国内外对二次涂覆主要采用下列两种保护结构光纤与套管之间有一个缓冲层,其目的是减小外力对光纤的作用,缓冲层一般采用硅树脂,二次涂覆用尼龙材料,这种光纤的优点是结构简单,使用方便松套结构如图152(b)所示,将一次涂覆后的光纤放在一个管子中,管中填充油膏,形成松套结构,这种光纤的优点是机械性能好防水性能好,便于成缆。

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在光纤通信系统中需要众多的无源光器件,在光路中起着光纤连接、光功率分配、光信息的衰减、隔离和调制、光波分复用、光信道切换等作用,这些无源光器件包括连接器、分路尺器与耦合器、衰减器、隔离器、滤波器、波分复用器、光开关和调制器等,没有这类无源光器量类连件,就构不成光纤通信系统。下面介绍一些无源光器件。1)光纤的连接与光纤连接器光纤与光纤的连接有两种,一种是永久性连接;式光纤与光纤的永久性连接通常采用高频电弧放耦另一种是活动连接。光纤电弧在专用的光纤熔接机采上实现。光纤端面切割好后,光纤间的对准、调整及熔接损耗测量等步骤都在微处理机的控制下自动完成,熔接质量很好,同种光纤间的接头附加损耗可达电弧放电固定熔接0.1dB以下。光纤连接器的作用是实现系统中设备之间、设备与仪表之间、设备与光纤之间及光纤与光纤之间的活动连接,以便于系统的接续、测试和维护。对光纤连接器的主要要求是插入损耗小、体积小、装拆重复性好、可靠性好及价格便宜。

光纤连接器的结构种类很多,但大多用精密套筒来准直纤芯,以降低损耗。插针体多采用陶瓷材料。两个连接器是通过物理接触来减小它们之间的空气缝隙,最早采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式(FC)。此类连接器结构简单,操作方便,制作容易,但光纤端面对微尘较为敏感,且容易产生菲涅尔反射,提高回波损耗性能较为困难。后来,对该类型连接器做了改进,采用对接端面呈球面的插针(PC),而外部结构没有改变,使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高常见的插针端面有PC、SPC、APC三种,PC为端面呈球面的物理接触,SPC为超级抛第1章光纤通信光端面呈球面的物理接触,APC为端面与插针体中心线成8角的物理接触以减小回波损耗,从连接方式看在光纤通信领域应用比较广泛的有FC型、ST型、SC型。

FC型光纤连接器。FC( ferrule connector)它的连接方式为螺纹锁紧式。FC/PC型FC/APO型(2)sT型光纤连接器。它的连接方式为卡口旋转锁紧式。尺寸与FC型完全相同,紧固方式为卡口旋转扣。此类连接器适用于各种光纤网络,操作简便,且具有良好的互换性(3)SC型光纤连接器。SC型是推拉式插拔卡,为高精度塑料成型的精密塑料件,采用插拔销闩式,不需旋转。此类连接器价格低廉,插拔操作方便,介入损耗波动小,抗压强度较高,安装密度高。SC/APO型PC型光纤连接器(4)光纤适配器。光纤适配器如图1-5-10所示,由陶瓷套筒或铍青铜套与金属或塑料外壳加工装配而成。作用是实现两个光纤连接器之间的相连。在光纤通信系统或光纤测试中,经常要遇到需要从光纤的主传输信道中取出一部分光,光纤耦合器作为监测、控制等使用;也有时需要把两个不同方向来的光信号合起来送入一根光纤中传输,这就用光纤耦合器来完成。

光的本质光学是研究光的发射、传播和吸收以及光与物质相互作用及其应用的学科。光学是物理学中最古老的基础学科之一,随着激光的问世,它又成为当今科学领域中非常活跃的前沿阵地,具有广阔的发展前景。光的本质是什么?人们一直带着这样的问题来进行探索。很早以来光就让人着迷。光使我们能看见令人振奋的彩虹、日出和日落时激动人心的色彩、花鸟的鲜明颜色。因而,光在大部分哲学和宗教方面占有显著地位就不奇怪了。光的魅力也激起许多科学家的好奇心。自远古时代以来,人们就试图解释光的性质,历经好几个世纪的努力,使这个知识体系不断完善。今天,人们知道光是电磁波,像无线电波一样,它服从所有传播和相互作用的物理定律。1.光线是按照直线传播的大量的实验令人信服地展示出这个现象。但是光线进入光学透明管中,它就被这个管子引导,顺着它的弯曲形状传播。用很简单的和令人信服的实验可以证实这个观点。

这种由于光的照射,使电子从金属中逸出的现象称为光电效应根据实验可总结出光电效应具有如下实验规律:(1)每种金属都有一个确定的截止频率,当入射光的频率低于0时,不论入射光多么强,照射时间多么长,都不能从金属中释放出电子。 (2)对于频率高于v的入射光,从金属中释放出的电子的最大动能与入射光的强度无关,却与光的频率有关。频率越高,释放出的电子动能就越大(3)对于频率高于的入射光,即使入射光非常微弱,开始照射后也能立即释放出电子,滞后时间不超过10-8s以上这些实验现象都是经典电磁理论无法解释的。爱因斯坦发展了普朗克的能量子概念,于1905年提出了光量子假说。他认为光的能量不是连续分布的,光是由一粒粒运动着的光子组成的。每个光子具有确定的能量,它只能作为一个整体被吸收或产生。