1.1.3 光纤通信的特点

1．光纤通信的优点

光纤通信与传统电通信相比较，主要有两个区别：一是以高频率的光波为载波；二是以光纤作为传输介质。因此光纤通信具有如下优点。

（1）传输容量大，频带极宽

光纤传输中的光波使用的波长范围在电磁波谱中处于近红外区，一般为0.8～1.8µm，根据电磁波的波长λ与频率f之间的关系公式c=λf，可以计算出光纤的传输频率高达1014Hz，相较于无线通信只有108Hz数量级的传输频率，光纤传输的容量几乎可以看作无限宽。光纤可利用的带宽约为50000GHz,1987年投入使用的传输速率为1.27Gbit/s的光纤通信系统，一对光纤能同时传输24192路电话，传输速率为2.4Gbit/s的光纤通信系统能同时传输30000多路电话。频带宽，对于传输各种宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未来宽带网络发展的需要。

（2）传输损耗低，中继距离长

随着光纤制造工艺的日益成熟，目前实用石英光纤的损耗可低于0.2dB/km，比其他大部分传输介质的损耗都低，若将来采用非石英系极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降至1×10-9dB/km。光纤的损耗低，使得光纤传输信号时可以增大安装中继器的间隔距离，即中继距离。传统的电缆通信系统的中继距离一般是20～30km，而现在光纤的中继距离通常都在80km以上，目前由石英光纤组成的光纤通信系统的最大中继距离可超过200km，由非石英系极低损耗光纤组成的通信系统，其最大中继距离则可达数千千米甚至数万千米，这对于降低通信的成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。

（3）抗电磁干扰能力强

由于光纤的原材料是石英玻璃，而玻璃是绝缘体材料，不导电，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化干扰和太阳黑子活动的干扰，也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干扰，还可与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆，因此光纤传输信号的质量也更稳定。同时因为光纤不带电，所以它适于易燃、易爆等危险环境。在这种环境下，如果使用铜线，当铜线破裂时从缺口处爆出的火花将会引发爆炸事故。而且如果光纤被破坏，对人类也不会造成电击的威胁。

（4）保密性好，无串话干扰

使用电缆通信时，在电缆旁设立一个特殊的接收装置即可窃取其中信息。而使用光纤传输信号时，光波在光纤中传输，很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处、弯曲半径很小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表面涂上一层消光剂，则效果会更好。这样即使光缆内光纤总数很多，也可实现无串话干扰，在光缆外面也无法窃听到光纤中传输的信息。

（5）原材料丰富

光纤的材料主要是石英（二氧化硅），地球上有丰富的原材料，而电缆的主要材料是铜，世界上铜的储藏量并不多，用光纤取代电缆，则可节约大量的金属材料，可以合理使用地球资源。光纤除具有以上突出的优点外，还具有耐腐蚀力强、耐高温、抗核辐射、能源消耗小等优点。在光纤通信发展初期，由于我国的光纤制造工艺不成熟，需要从国外进口光纤预制棒，使得光纤价格比电缆高。但是随着我国技术难关的攻克，光纤制造工艺日益成熟，加上电缆的主要原材料是有色金属铜或铅，资源日益短缺，价格反而有上涨的趋势，如今光纤的成本已经远远低于电缆成本。

（6）体积小，质量轻

光纤的裸纤直径只有125µm，细如头发丝，只有单芯同轴电缆直径的1%；光缆的直径也很小，8芯光缆的横截面直径约为10mm，而标准同轴电缆的横截面直径为47mm。利用光纤这一特点，可以减少传输系统所占空间，解决地下管道拥挤问题，节约地下管道建设成本。此外，光纤的质量小，500m长的光纤质量大约为0.05kg。光缆的质量比电缆小得多，如长度为1m的18管同轴电缆的质量为11kg，而同等容量的长度为1m的光缆的质量只有90g，这对于在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信具有更重要的意义。还有，光纤柔软可挠，容易成束，能得到直径小的高密度光缆。

2．光纤通信的缺点

（1）抗拉强度低

光纤的理论抗拉强度高于钢的抗拉强度。但是，光纤在生产过程中表面会产生微裂痕，所以光纤受拉时应力全加于此，这使得光纤的实际抗拉强度变得非常低，这就是裸光纤很容易折断的原理。

（2）光纤连接困难

要使光纤的连接损耗小，必须严格对准两根光纤的纤芯。由于光纤的纤芯很细，加之石英的熔点很高，因此光纤连接很困难，需要使用昂贵的专门工具。

（3）光纤怕水

水进入光纤后主要会产生以下3个方面的问题。①增加光纤的吸收损耗，使信道总损耗增大，甚至使通信中断。②造成光纤中的金属构件氧化，使金属构件锈蚀，导致光纤强度降低。③进入光纤的水遇冷结冰后，体积增大，有时会损坏光纤。为了保持光纤的特性不劣化，在光纤或光缆的结构设计、生产运输、施工维护中应采取有针对性的防水措施。

虽然光纤具有质地脆，机械强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半径不宜太小等缺点，但是这些缺点在技术上都是可以克服的，并不会影响光纤通信的实用化。近年来，光纤通信发展很快，已深刻地改变了通信网的面貌，成为现代信息社会坚实的基础，并向我们展现了无限美好的未来。