應(yīng)德芳

（太平灣發(fā)電廠，遼寧 丹東 118000）

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用，極大地促進了通信領(lǐng)域的發(fā)展。利用通信技術(shù)，不同地區(qū)的人們可以進行交流，我國受到特殊歷史因素的影響，經(jīng)濟和科技發(fā)展的時間較短，在通信這種先進的科學(xué)領(lǐng)域，與一些西方發(fā)達國家相比還存在較大的差距，雖然我國的網(wǎng)民數(shù)量超過了6億，但是網(wǎng)絡(luò)帶寬還沒有達到世界平均水平。在通信產(chǎn)業(yè)中，網(wǎng)絡(luò)通信的帶寬，能夠在很大程度上影響通信的效率。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的初期，人們采用同軸電纜作為遠距離傳輸?shù)拿浇?，但是電信號在傳輸?shù)倪^程中，損耗比較嚴重，傳輸?shù)男时容^低。為了解決這個問題，人們將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，在光纜中進行實際的傳輸，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳輸?shù)男省?/p>

1 光纖通信簡述

1.1 光纖通信的概念

光纖通信是隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，出現(xiàn)的一種先進的信號傳輸媒介。在計算機出現(xiàn)的早期，受到其性能和體積上的限制，并沒有出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的概念，但是隨著晶體管和集成電路的使用，計算機的性能有了極大的提高，能夠執(zhí)行的任務(wù)越來越復(fù)雜，能夠存儲的數(shù)據(jù)越來越多。在這種背景下，如何在兩臺計算機之間進行數(shù)據(jù)的傳輸，成為了很多專家和學(xué)者研究的問題。人們利用雙絞線和同軸電纜，將不同的計算機連接起來，設(shè)計了相應(yīng)的傳輸協(xié)議，使得計算機可以隨意進行數(shù)據(jù)的傳輸，同時還能夠協(xié)同進行工作。但是受到當(dāng)時技術(shù)水平的限制，同軸電纜的通信方式，信號的傳輸效率很低，網(wǎng)絡(luò)帶寬無法達到兆的級別，在很大程度上限制了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量越來越多，這種傳統(tǒng)的通信方式已經(jīng)無法滿足實際應(yīng)用的需要，每個用戶能夠使用的帶寬越來越低，要想很好地解決這個問題，必須對通信技術(shù)進行完善，利用先進的傳輸媒介，提高實際的傳輸效率。光纖就是在這種背景下出現(xiàn)的，將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，這樣就可以減少傳輸中信號的損耗。因此,光纖通信開始有了較好的發(fā)展，并且給信息通信領(lǐng)域帶來一定的希望。掌握光纖通信的概念，可以實現(xiàn)對于光纖通信的良好運用，并提高信息通信領(lǐng)域的通信效率等問題。

1.2 光纖通信的特點

與傳統(tǒng)同軸電纜的通信方式相比，光纖可以明顯提高傳輸?shù)男?，由于利用光的反射原理進行信號的傳輸，因此對光纖的制作工藝有更高的要求。光纖為了使內(nèi)部的光可以不斷地反射傳播，除了外部的保護層外，內(nèi)部也分成內(nèi)層和外層，其中外層的折射率要高于內(nèi)層，這樣光信號才可以沿著線纜傳輸。從生產(chǎn)材料上來看，光纖的材料也比較復(fù)雜，其主要材料是玻璃纖維，目前市面上的光纖，通常采用石英作為材料，通過添加鍺、磷等稀有元素，調(diào)節(jié)這些介質(zhì)的折射率。采用波長與紅外線相近的光，就可以沿著介質(zhì)傳輸，光纖生產(chǎn)對環(huán)境的要求非?？量?，只有這樣才能夠保證光纖通信的順暢。由此可以看出，光纖通信具有鮮明的特點，雖然具有較高的生產(chǎn)成本，但是對于信號傳輸效率的提升，要高出同軸電纜更多，因此在實際的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，如果可以采用光纖作為傳輸媒介，鋪設(shè)一根光纖就可以起到多根同軸電纜的效果，而且總的成本要比多根同軸電纜低。

2 光纖通信的原理分析

2.1 光的全反射

隨著通信領(lǐng)域的發(fā)展，傳統(tǒng)的電信號傳輸方式，已經(jīng)無法滿足用戶的需要，尤其是隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容越來越多，如高清視頻等，這些數(shù)據(jù)的傳輸占用了大量的帶寬。傳統(tǒng)的同軸電纜等無法提供這樣的帶寬，在這種背景下，要想滿足網(wǎng)絡(luò)用戶日益增長的需要，必須采用更先進的傳輸方式。在上世紀60年代，就有學(xué)者提出了光纖可以作為傳輸?shù)拿浇椋睦碚撋献C明了光纖通信的可行性，但是受到當(dāng)時技術(shù)水平的限制，無法制造出光纖，因此這個理論沒有得到人們的重視。隨著科技的發(fā)展，以及通信領(lǐng)域的實際需要，人們意識到了低功耗光纖的重要性。到了上世紀90年代，光纖已經(jīng)開始在實際通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中使用，而實現(xiàn)光纖通信全反射原理的研究人員，也在2009年被評為諾貝爾物理學(xué)獎。由此可以看出，光纖通信主要就是利用光的全反射原理，使得光可以在光纖中不停的反射，直到光纖的盡頭，如果加入特定的頻率信號，光纖就可以成為信號傳輸?shù)拿浇?。這是現(xiàn)在光纖的主要傳輸方式，考慮到光纖對于現(xiàn)代通信的重要性，我國非常重視光纖的研究，在上世紀70年代末期，我國的第一根光纖誕生。

2.2 光纖的種類

目前通信可以分成很多種，根據(jù)實際通信的需要不同，光纖的生產(chǎn)原料也會不同，使得光纖傳輸?shù)男阅?，會有一定的差異。如目前最常見的是石英光纖，由于這種光纖的功耗較低，而且具有較大的帶寬，在遠距離通信中使用較多。另外，紅外光纖是一種根據(jù)紅外光設(shè)計的光纖，有效的傳輸距離很短，在醫(yī)學(xué)的溫度、熱像等領(lǐng)域中，具有非常重要的應(yīng)用。塑料光纖是近些年逐漸被人們重視的一種，其主要的材料是聚合物，出現(xiàn)的時間比較早，當(dāng)時主要用于照明和裝飾等。隨著網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域中的光纖基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在實際的施工過程中，如果遇到一些障礙物，就需要光纖能夠彎曲，雖然傳統(tǒng)的石英光纖也能夠彎曲工作，但彎曲的程度受到很大的限制，而塑料光纖就可以很好的解決這個問題。隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對于光纖的需求也在發(fā)生變化，光纖在基本的纖維原料基礎(chǔ)上，添加一些其他的物質(zhì)，可以很好地改變自身的折射率，從而調(diào)整光信號傳輸?shù)那闆r，這樣就能夠滿足實際的需要。由此可以看出，光纖具有靈活多變的特點，目前市面上還有復(fù)合光纖、塑包光纖等。

3 光纖通信對于全反射原理的應(yīng)用

3.1 全反射原理的實現(xiàn)

現(xiàn)在的科學(xué)研究中，通常把光作為一種電磁波，波長介于三百九十到七百六十納米之間的是可見光。光在實際的傳播中，需要相應(yīng)的介質(zhì)，而且在不同的介質(zhì)中，光的傳播速度存在較大的差異。光從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時，會同時發(fā)生反射和折射的現(xiàn)象，如果光傳到介質(zhì)的角度到某個角度時，光會都反射回來，出現(xiàn)全反射的現(xiàn)象。光纖就是建立在這個原理之上，首先選擇傳播速度較快的纖維作為介質(zhì)，然后采用雙層的方式，使光可以在兩層之間發(fā)生全反射，這樣光就能夠在光纜中無限的全反射，直到光纜的另一端。由此可以看出，全反射原理的實現(xiàn)比較簡單，在實際的光纜中傳播，就是不斷重復(fù)全反射的過程。由于介質(zhì)沒有變化，因此光信號在實際的傳輸中，自身的損耗非常低，而且傳輸中主要依靠光自身來進行，對外界能量的需求很小，使得光纖傳輸?shù)墓暮艿停c傳統(tǒng)的同軸電纜相比，具有非常大的優(yōu)勢。目前通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，大多會采用光纖作為傳輸?shù)拿浇椤?/p>

3.2 全反射原理的應(yīng)用

要想將光的全反射原理應(yīng)用到實際的光纖通信中，首先要進行電信號到光信號的轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的光信號后，需要利用發(fā)光二極管等裝置，將光發(fā)射到光纖中。在實際的發(fā)射過程中，應(yīng)該注意發(fā)射的角度，由于不同光纖的性能存在一定的差異，必須根據(jù)光纖的實際情況，將入射光與光纖端面形成一定的角度，光信號才會全部被光纖傳輸。在光纖光纜施工中，還要考慮到光纜對接的問題，要想最大程度上保證光纖傳輸?shù)男Ч?，最好采用同家公司生產(chǎn)的同種型號光纜。要想接收到傳輸?shù)墓庑盘?，在接收端用特定的光敏元件，對光信號進行檢測，然后利用相應(yīng)的裝置，對光信號進行還原處理。由此可以看出，光的全反射原理的應(yīng)用，主要是在光信號傳輸?shù)倪^程中。經(jīng)過了多年的研究，現(xiàn)在光纖通信技術(shù)已經(jīng)非常成熟，人們根據(jù)發(fā)生全反射角度的不同，通過改變光纖生產(chǎn)的原料，調(diào)整光纖的折射率，這樣就可以改變光信號傳輸?shù)那闆r，以此來滿足不同通信領(lǐng)域的需要。

4 結(jié)語

通過全文的分析可以知道，現(xiàn)代通信領(lǐng)域的發(fā)展，對通信傳輸媒介提供了更高的要求。傳統(tǒng)的同軸電纜等傳輸介質(zhì)，已經(jīng)無法滿足實際的需要，而光纖通信技術(shù)的出現(xiàn)，剛好可以解決這個問題，由于其功耗較低、傳輸?shù)膸捿^大，非常受到人們的重視。我國意識到了光纖的重要性，從上世紀八十年代開始，就對光纖通信技術(shù)進行研究，現(xiàn)在我國光纖的年產(chǎn)量，已經(jīng)達到2億芯公里左右。光纖通信是在全反射原理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，相信隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，對于全反射原理應(yīng)用的會越來越好。

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