光纖電纜

 

然后必須將一端產(chǎn)生的光耦合到光纖中，這是一個(gè)困難的過程，其中光的相干性極其有用。這些電纜由玻璃制成，由于具有全內(nèi)反射特性，因此可以遠(yuǎn)距離傳輸光。光纖電纜通常由芯線，包層和緩沖材料組成，就像受保護(hù)的波導(dǎo)一樣。纖芯的折射率低于包層的折射率，這意味著光以 的損耗穿過包層。緩沖器可保護(hù)包層的外部免受可能導(dǎo)致瑕疵的損壞。有時(shí)，光纖電纜還具有稱為護(hù)套的另一層，其作用類似于包裹銅線的塑料。光纖電纜的層圖如下圖2所示，其中層1是芯層，層2是包層，

 

光纖層相對(duì)尺寸圖（由Wikimedia Commons用戶Bob Mellish提供）

 

光纖被構(gòu)造為兩種主要的子類型，即多模和單模。多模光纖具有較大的纖芯，并允許較少的相干光耦合，這意味著它們通常用于廉價(jià)的應(yīng)用中。但是，多模光纖的不利之處在于，由于多模色散，它們嚴(yán)重限制了連接的帶寬和長度。單模光纖允許更長和更快的光鏈路，同時(shí)需要更昂貴的材料和制造技術(shù)。光纖必須用專門的工具劈開，以形成一個(gè)平坦的表面，光可以耦合到其中而不會(huì)發(fā)生散射。創(chuàng)建和安裝高性能光纜非常昂貴，并且是阻止許多服務(wù)提供商將光纖安裝到家庭中的 成本之一。例如，Emerald Atlantis和Hibernia Atlantic在2011年安裝的跨大西洋海底通信電纜耗資約3億美元，但它們能夠在70毫秒內(nèi)將數(shù)據(jù)從紐約市傳輸?shù)絺惗?。這些光纜在需要放大時(shí)會(huì)變得更加昂貴，因?yàn)楣夥糯笃魇峭ㄟ^在光纖的長度上摻入昂貴的稀土材料（例如）制成的。

 

光纖接收器

 

在線路的另一端，光接收器檢測(cè)通過光纜發(fā)送的信息。通常，這些是通過光電效應(yīng)將光轉(zhuǎn)換為電的半導(dǎo)體光電二極管。由于良好的發(fā)射器也是良好的吸收器，因此用于制造這些二極管的材料通常與LED中的材料相似- 常見的是砷化銦鎵。為了驗(yàn)證接收到的信息，使用了各種信號(hào)處理技術(shù)，然后將其轉(zhuǎn)換回電信號(hào)。就像銅一樣，光纜可以承載多種類型的通信，并且目前用于電話，互聯(lián)網(wǎng)，甚至與Verizon和Google Fiber一起用于電視。

 

光纖與電纜

 

光纖通信和電纜都存在于我們賴以生存的世界中。對(duì)于帶寬不是很重要的近距離應(yīng)用，銅纜布線和電氣傳輸?shù)膬r(jià)格相對(duì)便宜，而光纖在高帶寬應(yīng)用（尤其是多路復(fù)用）中則表現(xiàn)出色。雖然銅線 只能傳送一個(gè)信號(hào)，但是不同波長的多路復(fù)用信號(hào)可能會(huì)在同一根光纜中傳播，從而大大增加了一根光纖所具有的總吞吐量。光纖電纜 適合用于可能引起高壓的問題，并且光纖中的光不受電磁輻射的影響，而銅電纜則受到某些機(jī)器可能引起的任何感應(yīng)電流的影響。纖維不會(huì)產(chǎn)生火花，難以插入（與電纜線不同），并且基本上無腐蝕性。簡(jiǎn)而言之，光纖非常適合安全，高 ，惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。此外，在帶寬不斷增加的世界中，必須使用光纖來確保我們的信息服務(wù)不斷發(fā)展。

 

為什么要使用光纖來發(fā)展未來？

 

對(duì)于不斷發(fā)展的電信，幾乎可以肯定，信息將主要由光纖承載。隨著消費(fèi)者和企業(yè)要求更快，更可靠的互聯(lián)網(wǎng)和電話服務(wù)，更好的制造工藝正在使這項(xiàng)技術(shù)每天都變得更便宜。可以更改現(xiàn)有的電話，電視和Internet網(wǎng)絡(luò)以使用光纖來實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量，尤其是在引入多路復(fù)用信號(hào)時(shí)。從我們落后的互聯(lián)網(wǎng)速度可以看出，在我們遍布美國的銅網(wǎng)上很難（如果不是不可能）流式傳輸4K和藍(lán)光質(zhì)量的視頻。拒絕投資網(wǎng)絡(luò)的電信公司聲稱，沒有應(yīng)用需要對(duì)稱的千兆位速度-就像電力公司堅(jiān)持認(rèn)為在20世紀(jì)初期不需要國家電網(wǎng)一樣。為了實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，娛樂和整體進(jìn)步，美國需要充分利用光纖布線背后的技術(shù)所帶來的好處。