简单的光纤可以就是一根玻璃丝,根据不同要求,它可以做得非常细,一般从几微米到几百微米。通常很多光纤都会在表面加(涂)上一层别的物质,叫包层或涂敷层。这一层物质可以作为光疏媒质起折射作用,有的还可以增强光纤的柔软性使其可以随意弯曲。没有涂敷层的光纤就叫裸纤。裸纤也可以传播光信号(这时光纤和空气就成了两种不的介质)。根据不同需要,人们在玻璃或石英中可以加入其他化学元素,可以利用多种复杂工艺使细细光纤的内部具有复杂的结构。因此,光纤的品种也是很多的,有的可以同时传送上千种不同波型的光波,有的则只能通过单一波型的光线。光纤的制作过程比较精细,通常叫做拉丝。光纤通信中用到的光缆是由数十到数百根这样的光纤集成的,其中每根光纤都可承担起巨大的通讯量。
了解了光纤传输光线的原理,那么它又是如何将各种文字、图像、声音传播的呢?
原来,利用电子技术,人们可以将文字、图像、声音等信息转换成电子信号,使它们统统变成由“1”和“0”组成的数字串,这就是我们现在常说的“数字技术”。在数字技术里,1和0就表示电路的开和闭,运用到光电技术里,它们可以实现有光和无光两种状态。于是,人们通过光端机(向光纤中输入光信号的设备)向光纤发出一连串明暗不同的光信号,光纤的另一端接收到这些光信号后,再通过专门的设备把它还原成数字信号,最后再由电视、收音机、计算机等将数字信号还原成文字、图像、声音等。
由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光媒体传播,在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。对光载波的调制为移
幅键控法,又称亮度调制(IntensityModulation)。典型的做法是在给定的频率下,以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制,PIN和ILD检波器直接响应亮度调制。功率放大──将光放大器置于光发送端之前,以提高入纤的光功率。使整个线路系统的光功率得到提高。在线中继放大──建筑群较大或楼间距离较远时,可起中继放大作用,提高光功率。前置放大──在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大,以提高接收能力。
光纤通信有着无比的优越性,首先是它的容量大得惊人,一根细细的光纤可以同时传输数万人甚至上亿路电话,可以传输数千套电视节目,这是其他传输手段无法比拟的。其次,光纤传输的是光信号,它不受外界电磁场的干扰,也不怕潮湿、不怕腐蚀、无污染、保密性强等。光纤传输信号的损耗也小,只有电缆的十分之一。一般同轴电缆,每隔1.5公里就要设一个中继站以弥补信号的衰减;而光纤通信的中继站,距离可超出10公里。另外,光纤的原料就是我们熟悉的沙子(石英),地球上多的是而且非常便宜。几克石英就能制出一公里长的光纤。因而用光纤代替普通金属导线可以节约大量宝贵的有色金属铜和铅。光纤的重量很轻,8根光纤做成的光缆,每公里仅重约60公斤,而同样数量的普通电缆则有4吨重。