光纜終端盒從此,海底光纜通信系統的建設得到了一體展開,促進了大部分國家通信網的發展。自從1966年高錕提出光纖作為傳輸介質的概念以來,光纖通信從研究到應用,發展非常迅速:技術上不斷更新換代,通信能力(傳輸速率和中繼距離)不斷提高,應用范圍不斷擴大。光纖通信的發展可以粗略地分為四個階段:較好階段(1966-1976年),這是從基礎研究到商業應用的開發時期。在這個時期,實現了短波長(0.85pm)低速率(45或34Mb/s)多模光纖通信系統,無中繼傳輸距離(即中繼器之間的間距,簡稱中繼距離)約10km。第二階段(1976~1986年),這是以提高傳輸速率和增加傳輸距離為研究目標和大力推廣應用的大發展時期。在這個時期,光纖從多模發展到單模,工作波長從短波長(0.85pm)發展到長波長(1.31pm和1.55gm),實現了工作波長為1.31pm、傳輸速率為140~565Mb/s的單模光纖通信系統,無中繼傳輸距離為50~100km。

光纜終端盒細節圖片

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因此,可以說貝爾光電話是現代光通信的雛形。1960年,美國人梅曼(Maiman)發明了較好臺紅寶石激光器,給光通信帶來了新的希望,和普通光相比,激光具有波譜寬度窄,方向性較好,亮度較高,以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光,它的特性和無線電波相似,是一種理想的光載波。繼紅寶石激光器之后,氮氖(He-Ne)激光器、二氧化碳(CO2)激光器先后出現,并投人實際應用。激光器的發明和應用,使沉睡了80年的光通信進入一個嶄新的階段在這個時期,美國麻省理工學院利用He-Ne激光器和CO2激光器進行了大氣激光通信試驗。實驗證明:用承載信息的光波,通過大氣的傳播,實現點對點的通信是可行的,但是通信能力和質量受氣候影響十分嚴重。

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由于雨、霧、雪和大氣灰塵的吸收和散射,光波能量衰減很大。例如,暴雨能造成3~12dB/km的衰減,濃霧衰減高達60~200dB/km。另一方面,大氣的密度和溫度不均勻,造成折射率的變化,使光束位置發生偏移。因而通信的距離和穩定性都受到較大的限制,不能實現“全天"通信。雖然,固體激光器的發明大大提高了發射光功率,延長了傳輸距離,使大氣激光通信可以在江河兩岸、海島之間和某些特定場合使用,但是大氣激光通信的穩定性和可靠性仍然沒有解決。為了克服氣候對激光通信的影響,人們自然想到把激光束限制在特定的莖間丙傳因而提出了透鏡波導和反射鏡波導的光波傳輸系統,透鏡波導是在金屬管內每隔一定距離安裝一個透鏡,每個透鏡把經傳輸的光束會聚到下一個透鏡而實現的。

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反射鏡波導和透鏡波導相似,是用與光束傳輸方向成45°角的兩個平行反射鏡代替透鏡而構成的、這兩種波導,從理論上講是可行的,但在實際應用中遇到了不可克服的困難。首先,現場施工中校準和安裝十分復雜;其次,為了防止地面活動對波導的影響,必須把波導深埋或選擇在人由于沒有找到穩定可靠和低損耗的傳輸介質,對光通信的研究曾一度走入了低谷車非常少的地區使用。介質新概念的,指出了利用光纖(OpticalFiber)進行信息傳輸的可能性和技術途徑,莫定了現代光通信一光纖通信的基礎。當時石英纖維的損耗高達1000dB/km以上,高銀等人指出:這樣大的損耗不是石英纖維本身固有的特性,而是由于材料中的雜質,例如過渡金屬(Fe、Cu等)離子的吸收產生的。

光纜終端盒特點

材料本身固有的損耗基本上由瑞利(Rayleigh)散射決定,它隨波長的四次方而下降,其損耗很小。因此有可能通過原材料的提純制造出適合于長距離通信使用的低損耗光纖。如果把材料中金屬離子含量的比重降低到10以下,就可以使光纖損耗減小到10dB/km。再通過改進制造工藝的熱處理提高材料的均勻性,可以進一步把損耗減小到幾dB/km。這個思想和預測受到世界各國較大的重視。1970年,光纖研制取得了重大打破。在當年,美國康寧(Corning)公司就研制成功損耗20dB/km的石英光纖。它的意義在于:使光纖通信可以和同軸電纜通信競爭,從而展現了光纖通信美好的前景,促進了世界各國相繼投入大量人力物力,把光纖通信的研究開發推向一個新階段。

1972年,康寧公司高純石英多模光纖損耗降低到4dB/km。1973年,美國貝爾(Be)實驗室取得了更大成績,光纖損耗降低到2.5dB/km。1974年降低到1.1dB/km。1976年,日本電報電話(NTT)公司等單位將光纖損耗降低到0.47dB/km(波長1.2pm)。在以后的10年中,波長為1.55gm的光纖損耗:1979年是0.20dB/km,1984年是0.157dB/km,1986年是0.154dB/km,接近了光纖低損耗的理論較限。1970年,作為光纖通信用的光源也取得了實質性的進展。當年,美國貝爾實驗室、日本電氣公司(NEC)和當時的蘇聯先后打破了半導體激光器在低溫(-200℃)或脈沖激勵條件下工作的限制,研制成功室溫下連續振蕩的鎵鋁(GaAlAs)雙異質結半導體激光器(短波長)。

雖然壽命只有幾個小時,但其意義是重大的,它為半導體激光器的發展奠定了基礎。1973年,半導體激光器壽命達到7000小時。1977年,貝爾實驗室研制的半導體激光器壽命達到10萬小時(約114年),外推壽命達到100萬小時,實用化的要求。在這個期間,1976年日本電報電話公司研制成功發射波長為1.3pm的銦鎵磷(InGaAsP)激光器,1979年美國電報電話(AT8T)公司和日本電報電話公司研制成功發射波長為1.55m的連續振蕩半導體激光器。由于光纖和半導體激光器的技術進步,使1970年成為光纖通信發展的一個重要年份。1976年,美國在亞特蘭大(Atlanta)進行了世界上較好個實用光纖通信系統的現場試驗,系統采用GaAlAs激光器作光源,多模光纖作傳輸介質,速率為44.7Mb/s,傳輸距約10km。

第三階段(1986~1996年),這是進一步提高傳輸速率、增加傳輸距離并一體深入開展新技術研究的時期。在這個時期,實現了1.55m色散移位單模光纖通信系統。采用外調制技術,傳輸速率可達2.5~10Gb/s,中繼傳輸距離可達100~150km。實驗室可以達到更高水平。第四階段(1996年至今)實現了超大容量的波分(WDM,WavelengthDivisionMultiplexing)光纖通信系統及基于WDM和波長選路的光網絡;正在研究超長距離的光孤子(Soliton)通信系統(將在第7章作介紹)。1976年,美國在亞特蘭大進行的現場試驗,標志著光纖通信從基礎研究發展到了商業應用的新階段。此后,光纖通信技術不斷創新:光纖從多模發展到單模,工作波長從0.85pm發展到1.31pm和1.55m,傳輸速率從幾十Mb/s發展到幾十Gb/s。