光纤通信系统：基本示意图、工作原理及优点

在讨论光纤性质时，提供了几种有关通信系统的参考资料。的确，这是整个光电子理论当前最重要的应用领域。

光纤通信系统的基本结构布局如图8.11所示。一个激光光源提供光束，需要发射的信息对该光束进行调制，表示为电信号形式的信息施加到光调制器上。该光束入射到一根光纤中，并制导到终端设备中。光从终端设备出射后，入射到光电探测器上，再转换成电信号。该电信号用于调制激光光源信息的精确复制，接近程度越高，通信线路就越好。

这种光学结构布局的主要优点是能提供巨大的通信带宽，而带宽等效于加载信息容量。与常规的信号载体，如无线电和微波发射相比，光的频率要大得多：可见光光谱区的光频率为5×10¹⁴Hz，而微波频率约为10¹⁰Hz，无线电波频率约为10⁸Hz。载体的频率越高，对某给定调制带宽的相关影响就越小，原因在于任何调制信号都会将载体信号扩散到等于调制带宽的带。因此，1GHz（10⁹Hz）的调制带宽会将微波载体展宽约10%，而对光学载体仅2×10^-4%（利用上面数字）。对载体频率有较小扰动意味着，通信系统中所有组件的性质在传输带宽范围内基本不变，特别适用于传输介质。如果该介质在调制带宽范围内对不同频率有不同的作用，则信息会有畸变，通信线路的性能随之恶化。因此，对于光学频率，应用光纤波导就有望获得非常高带宽的系统。当前，绝大部分远距离通信都是数字系统。也就是说，信号信息是以系列脉冲形式存在的，将信息编码成一系列“yes”或“no”，表示对“特定时隙中一个脉冲吗？”问题的回答（在本书10.5节，将详细讨论数字表示法）。其优点是，该探测系统对这种简单问题只有答案“yes”或“no”，而不需要像模拟系统那样决定该范围内信号的精确程度。数字系统提供的信号很稳定，但比模拟系统需要更大的带宽。惟一的要求是信号强弱应高于一定的阈值。光纤通信系统已经完全能够满足这种要求。然而，即使光纤能使传输信号既有衰变又有畸变，但从通信目的出发，为了从中能够取得最佳效果，必须要了解导致光纤产生畸变和衰减的原因，这就是下面两节的讨论内容。(www.xing528.com)

图8.11　光纤通信系统的基本示意图