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2008-08-22 17:56 |
先進(jìn)的激光通訊
用光傳遞信息，在今天十分普遍。比如，艦船用燈語通信，交通燈用紅、黃、綠三色調(diào)度。但是所有這些用普通光傳遞信息的方式，都只能局限在短距離內(nèi)。要想把信息通過光直接傳遞到遙遠(yuǎn)的地方，就不能用普通光，而只能動(dòng)用激光。 r]x;J By
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那么如何傳遞激光呢？我們知道，電是可以沿著銅線輸送的，但光是不能沿著普通金屬線輸送的。為此，科學(xué)家們研制出來一種能夠傳輸光的細(xì)絲，叫作光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱光纖。光纖是用特種玻璃材料制成的，直徑比人的頭發(fā)絲還要細(xì)，通常為50～150 微米，而且非常柔軟。 8:Yha4<Bv7
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實(shí)際上，光纖的內(nèi)芯是高折射率的透明光學(xué)玻璃，而外面的包皮層則是用低折射率的玻璃或塑料制成。這樣的結(jié)構(gòu)，一方面能使光沿著內(nèi)芯折射前進(jìn)，就像水在自來水管里往前流動(dòng)，電在導(dǎo)線中往前傳輸一樣，即使千繞百折也沒有什么影響。另一方面，低折射率的包皮層又能阻止光外泄，就像水管不會(huì)滲水，電線的絕緣層不會(huì)導(dǎo)電一樣。 ,"U8Fgf[r
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光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)解決了傳遞光的途徑，但并不是說有了它就可以把任何光都能傳送到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方去。只有亮度高、顏色純、方向性好的激光，才是傳遞信息最理想的光源，它從光纖的一端輸入后，幾乎沒有什么損失又從另一端輸出。因此，光通信實(shí)質(zhì)上就是激光通信，它具有容量大、質(zhì)量高、材料來源廣、保密性強(qiáng)、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)，被科學(xué)家們譽(yù)為通信領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，是技術(shù)革命中最輝煌的成果之一。 cD-.thHO
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激光通信先進(jìn)在哪里？激光通信的優(yōu)點(diǎn)首先是容量大。它的容量有多大呢？當(dāng)我們平時(shí)打電話時(shí)，講著講著有時(shí)會(huì)串進(jìn)來不相干的說話聲。這種打架現(xiàn)象是由于一對(duì)電話線上只能通過一路電話，如果另外串進(jìn)來一路電話，正常的通話雙方就會(huì)受到干擾。假如有10對(duì)人同時(shí)用一對(duì)電話線通話，就等于20個(gè)人同時(shí)講話，那就根本無法通話了。為了解決這個(gè)問題，就必須采用載波等方法，使各路電話分別處在各個(gè)頻段上。由于普通電話的頻率范圍為300～400赫，而在一對(duì)電話線上最高頻率只有1500千赫，所以在一對(duì)電話線上只能同時(shí)通過十幾路電話。顯然，這樣的電信容量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今信息社會(huì)的要求的。 j@0/\:1(U
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如果我們把普通電話的傳輸信息量比作是小推車的話，那么激光通信則是汽車。由于激光的頻率要比無線電波高得多，所以激光通信的信息容量要比電氣通信大10億倍。一根比頭發(fā)絲還細(xì)的光纖就可以傳輸幾萬路電話或幾千路電視節(jié)目。由20根光纖組成的光纜只有一支鉛筆那樣粗細(xì)，每天可以通話76200人次。相比之下，由1800根銅線組成的電纜，直徑約7.6厘米，但每天卻只能通話900人次。 #;bpxz1lR9
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尤其令人驚訝的是，光纖通信特別適合于電視、圖像和數(shù)字的傳遞。據(jù)報(bào)道，一對(duì)光纖可在一分種內(nèi)傳遞全套《大英百科全書》。 20hF2V
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此外，制造光導(dǎo)纖維的材料是地球上到處都有的砂子——石英，只要幾克石英就能制造出1千米長(zhǎng)的光纖。這樣，不僅原材料取之不盡、用之不竭，還可以大大節(jié)約銅和鋁材。正因?yàn)槿绱�，目前世界上發(fā)達(dá)國(guó)家都在競(jìng)相研究激光通信。于是激光通信成了爭(zhēng)相發(fā)展的寵兒。 ZeD""vJRY
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在通信技術(shù)史上，光纖通信技術(shù)的發(fā)展之快是前所未有的。拿通信技術(shù)史上的幾個(gè)里程碑來看，電話從發(fā)明到應(yīng)用，花費(fèi)了60年左右的時(shí)間，并且電話通信至今仍大量、普遍使用。無線電技術(shù)（例如電報(bào)）從發(fā)明到應(yīng)用也花了30年左右時(shí)間。電視技術(shù)雖然發(fā)展較快，但仍然孕育了約14年。而激光通信，從第一根低損耗光導(dǎo)纖維的誕生到應(yīng)用，總共只有5年時(shí)間�，F(xiàn)在激光通信不僅應(yīng)用廣泛，而且形成了巨大的光纖市場(chǎng)。 \V is
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1977年5月，美國(guó)有一家大公司叫電報(bào)電話公司，它在芝加哥市內(nèi)的兩個(gè)電話局之間，敷設(shè)了世界上第一條短距離的光導(dǎo)纖維通信線路，此后在全美國(guó)近百個(gè)地方建立了總長(zhǎng)幾百千米的短距離激光通信線路。這就意味著在短距離內(nèi)，激光通信已開始取代普通的電氣通信。到了1983年，美國(guó)紐約到波士頓之間長(zhǎng)達(dá)600千米的光導(dǎo)纖維通信已投入使用。
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