跨越时空

一光通信重放异彩

光纤通信与信息社会

目前，在世界范围内正掀起一场新的技术革命，即第四次产业革命。这一次新技术革命与以前三次产业革命显著不同，如何利用这一难得的机遇促进整个国民经济的飞跃，这是当今社会发展所面临的重大课题。

在过去世界历史上发生的三次技术革命中，我们都失掉了时机，错过了发展机会。如果在这次新技术革命中再次错失机会，落后下来，我们民族的子孙后代恐怕都难以弥补我们的过失所留下的差距。

事实证明，历史的发展从来不会向任何民族提供补课机会，对任何一个落后民族来说，只能在追赶先进民族的过程中补课。

每一次技术革命的产生与发展无疑将带给客观世界一次巨大的飞跃。从18 世纪至今，世界上经历了三次大的产业革命。第一次产业革命自 1770 年以瓦特发明蒸汽机为基础，用机器劳动代替人的体力劳动，使人类社会从铁器时代推进到机器时代，完成了从农业社会向工业社会的过渡。第二次产业革命自 1840 年以发电机和电动机的广泛应用为主要标志。电力被广泛用于一系列新兴工业部门，把社会从机器时代推进到电力时代。第三次产业革命自l900 年以人类掌握原子能的利用为主要标志。以往三次产业革命集中解决能源问题。它的特点是通过提供不同能源，以推动不同机械来代替人手机械劳动的革命。其关键是生产能源、控制能源和使用能源。

这次新技术革命（第四次产业革命）则集中解决信息问题。其关键是处理信息、控制信息、传递信息和使用信息。这次新技术革命，以信息科学、能源科学和材料科学为前沿，以电子计算机、遗传工程、光纤通信、激光技术和海洋开发等五大高新技术的开发和广泛应用为特征。其中作为高新技术的前导——信息技术以微电子技术为基础，包括通信技术、自动化技术、微电子技术、光电子技术、光导技术、计算机技术和人工智能技术等，它的特征是用电子计算机使信息和电脑化的智能与机器系统相结合，代替人的体力劳动和部分脑力劳动，是一次增强大脑功能的革命，使人类从工业社会向信息社会过渡。

信息革命推动着现代社会的高速发展，在信息社会里，除了各种自然资源、生产工具外，信息作为一种重要的资源和财富，影响着社会的运转，作为传递信息的通信正日益发挥着重大作用。这是因为随着人类社会活动范闹的扩大，人与人之间的交流需要克服距离的障碍。随着生产及科学技术不断发展，通信手段不断进步，通信范围也逐步扩大到了整个社会，并深入到社会生活的各个方面。可以说，现代社会离开通信是不能生存的。这也正是以电脑和光纤通信为基础的信息工业，年增长率超过 20％的主要原因。有人估计，到 90 年代末期，信息工业可能发展成为世界第一大工业。

为什么光纤通信在新技术革命中占有这么重要的地位？因为它是新兴的技术，而且它又有独特的优点。

光纤通信（光导纤维传输）这门新技术是 7O 年代激光应用中最引入注目、发展最迅速的领域之一，是自无线电发明以来通信传输的一次重大革命。

信息社会（社会信息化）对通信的业务范围要求越来越广阔，除了电话电报之外，还有图像、数据、文字、音乐等多种形式的信息，而且传送的信

息量将成百成千倍地增长，这就要求有传输容量大、价廉、优质的传输线路，光纤通信就是理想的信息传输手段。

光纤通信在新技术革命中占有重要地位，还因为它是信息社会必不可少的神经网络，是信息社会的先导技术之一。在现代社会里，人类活动所需的各种信息就是依靠以现代通信技术为基础的通信设施来处理、存储及传输的。如果说建立在微电子技术及软件技术基础上的计算机是现代社会的“大脑”，那么由大容量光纤通信系统及其他现代化通信装备交织而成覆盖全球的电信网络就是连接现代社会“大脑”的不可缺少的理想神经。

光纤通信在新技术革命中占有重要地位，还因为它对未来的信息技术将发生深远的影响。现代信息技术是通信技术与电子计算机技术的密切结合，主要趋向是通信网向数字化、智能化、综合化方向发展，向综合业务数字通信网（ISDN）发展。所谓综合业务数字通信网。一是各种通信业务的综合；二是数字传输与数字交换在通信网中的综合。目前德国的宽带综合业务光纤通信网（BIGTFON）、日本的信息网系统（INS）都属于这一类型，不过规模和水平不同而已。

作为当代新技术中发展最快速，竟争最激烈的先导技术之一，在国外发展异常迅速。为了改变我国的通信面貌，加速四化建设，抓住有利时机，迎接新技术革命的挑战，必须加快光纤通信发展的步伐。

近 2O 年来，我国一直把光通信的有关课题当作重点攻关项目。许多专家学者为之奋斗，取得了一系列重要成果。

1988 年 9 月李鹏总理题词：“大力推广光纤通信在我国的应用。”

1989 年国家公开宣布“以后一般不再建同轴电缆干线”。

1992 年又确定了建立国家光缆干线网的宏伟计划。现在北到东北、新疆，南至广西、海南，一个贯通全国的光纤通信干线网已经实现。

光纤通信从发明至今，已在世界范围内家喻户晓，得到广泛的实际应用。由于光纤通信巨大的潜在优越性，加上不少实力雄厚的研究所和工厂积极投入进行研制，不断地改进技术和产品质量，以至时至今日，光纤通信已无可争辩地成为现代通信建设最重要的主力军。并且在未来还有可能发挥更大的作用，成为“信息高速公路”的基石，还有可能逐渐形成全光通信网，有极其灿烂美好的前景。

从“烽火台”到“光电话”

巍峨的长城，蜿蜒在崇山峻岭之间。她是我们伟大祖先勤劳、智慧、刚毅和中国古代文明的象征。当我们登上长城的时候，除了感慨她的雄伟壮观和联翩浮想之外，你是否还注意到那些像城堡一样的塔形建筑，你可曾知道这些塔是做什么用的吗？

这就是我国著名的“烽火台”。你也许听说过我国古代用烽火台报警的故事吧！大约在 50 万年前，北京猿人就学会使用大然火。又经过几万年，人类才学会钻燧取火，开始用人造火。到了几千年前，中国发明火光通讯，它的设施叫烽火台。其中著名的有周朝的骊山烽火台，秦汉的长城烽火台。当时汉武帝大修万里长城，城上每隔五里设一个报警烽火台，一旦发现敌人入侵，白天燃烟，夜间举火，利用火光来传送军事情报。这种烽火台报警，就

是古代的光通信方式。它可以说是世界上最早利用光波通讯的形式了。

在我国古代历史上，还流传着“幽王烽火戏诸侯”的传说。相传西周末有个幽王，为了博取贵妃一笑，竟命人在骊山顶上大举烽火。顿时火光冲大，各地诸侯疑是京都有变，一个个领兵点将，连夜赶至骊山救驾。到骊山，但闻楼阁管乐之音，幽王与贵妃正饮酒作乐。结果是白白奔波了一场，诸侯卷旗而回。这场恶作剧的确使贵妃失笑，但也埋下了西周覆灭的祸根。几年以后，外敌真正入侵京都时，周幽王命人再次点燃烽火，却没有一兵一卒前来援救，结果京都被攻破，西周从此灭亡。故有“千金买一笑，烽火戏诸侯” 的笑话。可见，我国在很早很早以前，就已经用光来通报信息了。

国外也有用烽火传递消息的例子，大约在几千年前，传说古希腊的军从包围了特洛伊城，十年围攻不下。有人心生一计，建议制造了一匹大木马，故作退兵的姿态，把木马留在城外。特洛伊人见敌兵已去，大开城门，把木马拉进城里，大摆宴席，庆祝胜利，个个喝得酩酊大醉。深夜，藏在木马里的希腊兵乘机而出，杀死守城哨兵，打开城门。埋伏城外的希腊军队一涌而入，攻破了城池。这就是“特洛伊木马计”的由来。用什么方法把胜利的消息传送呢？当夜希腊军队点起烽火，烽火台一个接一个起火，在几小时内，火光迅速横跨爱琴海，跑完五百多公里，报告了胜利的消息。这样快速的火光通讯当时被称为奇迹。

但是，烽火通讯只能传递简单的军事情报，不能传送较复杂的文字信息。用什么方法来传送文字信息呢？2000 多年前，著名的古希腊史学家波里比发明了一种光文字通讯，或叫做“光电报”。这种“光电报”不但会传送简单的信号，而且还会传送文字和语言呢！

波里比的“光电报”不是用电传送电码，而是用火光把一字一字的信息传送至远方。它的工作原理是这样的：每个通讯站建造两座砖墙，每座有五个空隙，发明家把二十五个希腊字母编成五个表，每个字母用固定的火光表示。这样，表示不同字母的空隙，使载有字母信息的火光传送出去。这种通讯方式，很像拍发电报，所以把它叫做“火光电报”。

公元前，古中国的编码通信已经相当普遍，以至连发明家的姓氏都弄不清。到公元前 102 年，即汉武帝时代，报警通讯已分为烽表、烽烟和苣火三种。按敌人的兵力情况和敌情严重程度分别使用，并用接力方法来延长通讯距离。

烽表就是一种最古老的编码通讯，用白布和红布制成信号旗，把信号旗高高挂在杆子上。用增减旗的数量表示敌兵的多少、远近和敌情的轻重、缓急等信息，并把信息传送给统帅部。由此可见，古中国的军事家早已学会用编码方法来提高信息量。

数百年后，到 1791 年，法国青年沙布在巴黎和利列之间建立了一条类似

的扬旗通信线，全长 210 公里，经过 20 个站，仅花三小时就可报告一条胜利

的消息。当时，人们对每小时跑完 70 公里的通信速度感到惊奇。到了 1833

年，俄国在彼得堡和华沙之间也建立了 1000 多公里长的通信线，每小时的传

信速度 100 公里，这种快速通信被认为是当时的通信奇迹。

沙布的扬旗编码通信原理是：在一根高杆上，安上三块薄板，每块板系着一条绳子。通信时，拉动绳索，用改变板的位置来构成各种形状，每种形状表示一个单字或句子。沙布设想了一百九十六种符号来表示文字，这种通信机在欧洲许多国家使用了半个世纪。至今，火车站还有扬旗通信器，用来

通知火车是否可以进站。

烽火台报警这种通信方式虽然简陋，但它却包含着近代光通信的一些基本要素。

首先，要有一个光源。烽火台报警用的光源就是烽火，火光向四面八方传播，凡是能看到烽火的地方就可知道烽火台发出的消息。

其次，必须有接收器（在光纤通信中又称为光信号接收机），也就是要有能感受火光的装置。当然，在古代人们还不会制造各种各样的光信号接收机，然而，大自然早已为人们创造了世界上最灵敏的光信号接收机之一—— 人的眼睛。

第三，必须设法把要传送的信息加在光波上，就像通信员骑在马上一样。在烽火台通信中，人们约定用火光的有无来报导外敌是否入侵。也就是说，事先约定有敌情时举火，无敌情时将火熄灭。在光通信中，按照一定的方式把要传送的消息加在光波上，就是对光波进行调制。在最初的烽火台通信中，被调制的火光信号只有两种状态：要么有火光；要么没有火光。

利用光波进行通信就像利用船来载人和货物一样，我们的目的是将人和货物送到目的地，而船只不过是运载工具而已。光波在光通信中就起着船的作用，因此有光载波之称。所要传送的信息就好像船上的乘客和货物，当船到了目的地以后，乘客要下船，货物也要从船上卸下来，与此类似，也必然存在“解调”的问题，也就是必须设法从过调制的带有信息的光波中将信息取出来。

实现光通信的第四个条件是必须有良好的光通道。正如船只有在水中才能行驶一样，光波也只有在某些环境中才能传播。比如，光能在真空中通行无阻，而无需借助任何媒介。广漠无际的宇宙空间，就是理想的光通道。在晴朗的白天或夜晚，光也能在大气中传播。烽火台报警，就是利用地球表面的大气作为天然的光通道的。

随着时代的前进，现代光通信的面貌已远非烽火台报警时代可比，但由最原始的光通信所体现出来的上述基本要素却仍然包含在一切现代光通信系统之中。

尽管光通信是人类最早使用的一种通信方式，但是早期的光通信，传送的信息少，而且受到地形、气象等条件的限制，遇到大雨、大雪、大雾等恶劣天气，光就很难传播，不能用来传递消息。因此长时期内，光通信没有得到什么发展，而有线电和无线电通信却后来居上，迅速发展起来。无线电通信从传送符号、声音发展到传送文字、图像、数据，所用的波段从长波、中波发展到短波、超短波、微波直到毫米波和亚毫米波，与通信有关的电子学技术也得到了飞速发展。这种强有力的通信手段，在一段时期内完全满足了人们传送信息的要求。在这种情况下，光通信日渐冷落，除了在某些个别的场合，如海边的灯塔、战场上的信号弹、车站和军舰上的旗语等，还能感觉到它的存在以外，几乎再见不到光通信的发展了。难道光通信就会慢慢地退出通信大家族而消失无踪吗？

当然不是。在无线电通信迅速发展的时候，还有人去注意光通信的发展。这就是伟大的发明家——电话的发明者贝尔。在 1880 年，贝尔发明了第一个光电话，这一大胆的尝试，可以说是现代光通信的开端。

贝尔的光电话是以弧光灯作光源，发出的光投射在话筒的音膜上，当音膜按照说话人声音的强弱及音调不同而作相应的振动时，从音膜上反射出来

的光的强弱也随之变化。这种被声音信号所调制的光，通过大气而传播一段距离后，被一个大型抛物面镜所接收，在该抛物面镜的焦点上放着一个硅光电池，它就是光探测器。硅光电池能将射在它上面的光转变成电信号，这个电信号的强弱及变化频率，都恰好能反映原来用于调制光信号的声音的强弱及频率。这个电信号被送进听筒，就能还原成原来的声音，完成了整个通信过程。在这里，将弧光灯的恒定光束投射在话筒的音膜上，随声音的振动而得到强弱变化的反射光束，这个过程就是调制。而在接收端，计载有信息的光射在硅光电池上，直接产生反映卢音变化规律的光电流的过程就是解调。将这一电流送人听筒，从而恢复成声音信号，这称为信息的再现。

在贝尔的光电话通信装置中，发射端与接收端各用了一个抛物面镜，它的作用与无线电通信中的发射和接收天线类似，称之为光学天线。发射端由于使用了抛物镜，光的能量比较集中，可以传送较远的距离。而接收端，用一个大的抛物镜，可以收集到更多的光能，将这些光能聚焦到放在抛物面镜焦点处的探测器上，就可以获得更大的光电流输出。贝尔的光电话装置在晴天时通话距离可达数公里至十几公里。

在贝尔的光电话中，包含着近代光通信技术的萌芽。事实上，这个光电话把声、电和光联系起来，把光通信与电技术结合起来。在发射端，电能转换成弧光灯的光能；在调制器中，声音转变成电流，然后驱动话筒的音膜振动；在接收端，接收到的光信号在硅光电池中转换成电信号，电信号又在听筒中转换成声音信号，实现了光、电、声音（或文字、图像）的相互转换，这是一切现代光通信的共同特点。我们需要传送的信息以声音、文字或图像的形式出现（称为信息源），但只有通过它们与电、光的相互转换才能利用光将它们传送到远处。

贝尔光电话的发明使通信领域大为活跃。到第一次世界大战期间，由于战争的需要，军事部门先后试验过几种光电话装置，还采用了人眼看不见的保密性更好的红外光作为光载波。在第二次世界大战期间，一些国家也使用过红外线通信装置。但是与贝尔的第一个光电话比较起来，并没有什么重大的突破。光通信的进一步发展和应用，在技术上遇到了很大困难。

为什么光电话通信方式不能很快得到发展？今天，我们知道这实质问题是没有理想的光源和理想的传输介质。一方面在 60 年代以前，光波通信都是利用自然光源，它包括自然光和一般的灯光光源，这类光源不是无线电电波的发生器，它不可能产生像无线电电波那样单纯、有规律的电磁波。人工不好控制它的变化，也不好处理，所以不能像短波波段和微波波段的电磁波那样进行复杂的通信工作。另一方面，光波与短波、微波相比较，光波传播易受气候的影响，在大雾天气，它的可见度距离很短，遇到下雨下雪天也有影响。因此气候不好，光电话常常是不能通话，这显然限制了人们去考虑它的发展。

尽管光电话在问世后相当长的时间里，被人忽视，几乎处于停顿状态，但是，贝尔光电话的遗产在现代光通信中仍闪烁着光芒。它的伟大发明，证明了可用光波作为载波来传递信息。

光通信是否就此结束了呢？不。任何一门新技术，只要社会上一旦有了需要，而它本身又具备发展的条件，它就一定会克服重重障碍而发展起来。光通信在本世纪 60 年代以后的重新崛起，就是一个生动的例证。

现代光通信的诞生

光通信重新提上日程，其原因一方面是，无线电通信已经不能完全满足今天的需要。随着生产的进一步发展，通信和广播事业也要相应发展，要求不断扩大通信容量。另一方面，现在使用的无线电通信，由于空中相同和相邻近的频率会互相干扰，如发生串话等，因而在一定范围的地区内，各个通信系统不能同时采用相同的频率通信，只能按频率高低顺序排列，或者将使用同一个频率的时间彼此错开来，因而可用频道容量受到限制，造成所谓空间频率拥挤，使通信和广播事业的扩大和发展受到限制，因而也就有了发展新的通信系统的要求。光通信在这方面恰好具有很大的吸引力。

这样，通信事业经历了 l00 多年的发展，光通信又重新提出来了。但我们现在所讲的光通信并非烽火台通信及贝尔光电话的简单的重复，而是在新的科学技术基础上推陈出新。

20 世纪 60 年代，激光器的诞生和激光技术的迅速发展给光通信以新的生命。长期以来几乎奄奄一息的光通信又重新焕发了青春，开始进入通信史上的第二次飞速发展时期。

我们已经知道制约光通信发展的两个问题，第一个是光源问题，因为它表示着人类是否能像掌握一般无线电技术那样，掌握光波的产生与调制等光频波段技术。直到 60 年代这个问题才得到突破。当时制出了激光器件，在强光照射下，红宝石晶体产生了光波振荡。发出了频率单纯的光波。这是第一次用人工产生的类似一般无线电电波特性的光波振荡，光波振荡的产生，无疑地引起了无线电波应用的又一次剧变。1960 年开始，世界上对激光应用的研究迅速开展。1962 年以后，光通信的研究工作普遍受到重视，国外开始探索在光频波段实现各种通信方式及其可能性。在我国，1964 年北京邮电学院等单位与中国科学院合作，联系探讨了这方面的问题，初步进行了一些实验工作，并由北京邮电学院与邮电科学研究院协作建立了光通信实验室。当时，大家都注意到由于激光的发现，在原则上已经解决了光波源的问题。激光为什么有这么神奇的力量使光通信获得新生？为了回答这个问题，我们先谈谈什么是激光，激光有哪些优异的特性。

人类生活在光在世界里。世界上的光源有千千万万，太阳光、白炽灯、日光灯、高压水银灯⋯⋯各种光源不同，但是它们的本质是一样的，都是具有不同波长的电磁波。激光也是一种光，它的波长和频率属于普通光波的范围。

激光是由一种特殊的光源——激光器通过受激辐射而发射出来的。激光具有普通光所没有的一系列优异特性。第一，激光的亮度最高。激光比一般光源亮度要高上万倍，可以毫不夸张地说，激光器是最亮的光源。第二，激光的单色性最好。一种光包含的波长范围越小，它的颜色越纯，通常说它的单色性越好。每一种激光所包含的波长范围都非常窄，所以颜色特别纯。第三，激光的方向性最好。普通光源发出的光是向四面八方散射的，激光却只向一定的方向发光。方向性较好的激光束的发散角很小，几乎是一束平行光。第四，由于激光具有单色性和方向性，所以它的相干性最好。让激光器射出的光通过两个平行狭缝时，在缝后面的屏上出现一系列明暗相间的干涉条纹。我们说激光是很好的相干光。

由于这种光波可以像无线电波一样受人工控制，于是光波的传播易受气

候影响的问题就成为光波能否有效应用于通信工作的主要矛盾了。这是实现光通信的第二个重要问题。由于光波在空间直接传播受气候影响太大，因而在空间进行通信的可能性不大，开始时大家认为可以利用密封管道这类形式的传输手段来解决光波传送问题。但是利用密封管道困难很多，究竟运用哪种方式实现的可能性最大，而且最经济，就成为光通信付诸实施的关键问题。1966 年，英国电报电话公司的华裔科学家高锟博士发表了题为“光频率的介质纤维表面波导”的论文，论证了利用光导纤维作为光波的传输手段的可能性，成为光纤通信在世界范围的首次发明。

其实早在 1870 年，英国物理学家丁达尔就曾做过这样一次表演：他在一个装满水的容器的侧壁上钻了一个小孔，让水从那里喷到地面，然后，他用光从容器上面照射其中的水，这时，射入水中的光竟随着水从小孔流出，并且同水流一起沿着弧线落到地面，在地面上产生一个光斑。这个实验清楚地说明，像水这样的透明物质是可以传送光束的。丁达尔的这个发现使科学家们想到用拉得很细的玻璃丝——光导纤维来作为光的“导线”，并且取得较大的成功：不管玻璃丝怎样弯曲，从它的一端射入的光都会顺着它弯曲地传播，而从另一端射出。

直到本世纪 50 年代，光导纤维才开始具有一定的形态，它是用很细的玻璃纤维丝作为光波传送的通道。但是，当时这种光导纤维对光波的衰减很大，在一公里长的光导纤维上传播的光波衰减竟达 1000 分贝（电平的一种单位，其数值是输出与输入功率之比的常用对数的十倍，通常以 dB 表示），也就是说，在一公里的光导纤维上传送的信号衰减 10100 倍。这是一个天文数字的衰减量，于是有人认为用这类光纤作为光波传输手段并无实际意义。但研究人员分析了光导纤维传播光波的衰减的各种成因，并作了大量基本实验，他们断言：光导纤维传播光波的衰减量有可能降至每公里 20 分贝，也就是说一公

里只衰减 100 倍，这样的衰减量是初步可用于通信实际的。

自 1966 年以后，又经过大量实践工作，美国康宁玻璃公司首先于 1970

年制成衰减量为每公里 20 分贝左右的玻璃光导纤维，证实了光导纤维是可以作为光通信的传输手段的，这就为使用光导纤维实现通信目的迈出了重要的一步，这样，光通信发展上所遇到的两大问题，基本上得到解决。因而全世界都瞩目于这一方面的研究，光通信的研究工作也演变成以光导纤维通信为研究核心。

说到这里，大家可能会想到这样的问题：就是光导纤维是头发丝那么细的石英玻璃丝，光在里面是怎么样传播的呢？特别是拐弯的地方，光又怎么会拐弯呢？

我们用目前比较成熟的、用得比较多的光导纤维来说明这个问题。它是由两层构成的，里面的芯子叫内芯，内芯是一种非常透明的石英玻璃丝。在内芯外面有一个包层，内芯的折射率比外边的包层大一些。当光从折射率大的物质射向折射率小的物质的时候，只要选择一定的角度，光就不会射到折射率小的物质里面去，而会从它们的交界面上全部折回到折射率大的物质里。这种现象叫“光的全反射”。刚才说过，光导纤维内芯的折射率比包层的折射率大，所以，当光射到光导纤维里的时候，在光导纤维的内芯和包层的交界面上会发生全反射，就是说，光会返回到光导纤维的内芯。经过连续这样的全反射，光就从光导纤维的一头传到另一头了。

与众不同的个性

上面谈到过，近十几年来，光纤通信发展得很快，世界上许多国家都在大力发展光纤通信。在科技发达国家，光纤通信技术已基本成熟，世界上形成了北美、西欧和远东三个光通信发达地区，其代表国分别为美国、英国和日本，其它国家如法国、西德、意大利等国家的光纤通信发展也很快。

那么，这些国家为什么这么重视发展光纤通信呢？这主要是因为光纤通信有许多优点。

光纤通信的第一个优点是，它所用的线路又细又轻。目前常用的光导纤维的内芯直径只有几个微米，加上包层以后，光导纤维的直径是 125 微米，比一根头发丝稍微粗一点。这样的光导纤维，一里长也不过一两重。为了保护光导纤维，同时使它抗拉又抗弯，在制作光导纤维的时候，还在它的表面上加上一层聚丙烯或者尼龙套层。加上这层套层以后，它的直径也不超过两个毫米。在实际通信线路中使用的不是单根的光导纤维，而是把好多根光导纤维跟抗拉的钢丝和塑料填充材料等组合在一起，外面再套上厚塑料皮这就是所说的光缆。这种光缆比电缆轻多了。有人把含有四根光导纤维的四芯光缆跟含有四根同轴管的同轴电缆作过比较，同轴电缆的直径是 45 毫米，而四

芯光缆的直径只有 9 毫米，一公里的四管同轴电缆重 4400 公斤，而一公里的四芯光缆只有 200 公斤重，是电缆重量的 4.6％。采用这种又细又轻的光缆，不管是运输，还是铺设线路，都很方便。另外，这种又细又轻的光缆，还特别适合用在飞机和宇宙飞船上。

光纤通信的第二个优点是可以节约大量的有色金属。我们知道，生产电缆需要大量的铜和铅。比如，生产一公里四管同轴电缆，需要 500 公斤铜、

1500 公斤铅。而制造光缆，就不需要铜和铅等有色金属。另外，传送光信号的光导纤维是用石英（也就是二氧化硅）做的，二氧化硅在地球上遍地都是，可以说，取之不尽，用之不竭。所以，发展光纤通信能够节约大量的有色金属，也不会受到资源的限制。

光纤通信的第三个优点是通信容量大。通信容量的大小，常常用通多少路电话来表示。同轴电缆中的一对同轴管可以通 1800 路电话，而在已经投入

使用的光缆中，一对光导纤维可以通 5760 路电话，实验中的水平是可以通几万路电话。人们估计，将来一对光导纤维可以通上百万路电话。光纤通信的容量这么大，主要是因为光纤通信是利用近红外光来传送信息的。近红外光的频率是几十万亿赫，比同轴电缆里的载波频率高几十万倍，这样，光纤通信的频带就比同轴电缆宽得多。我们知道，通信系统的频带越宽，它的容量也越大。比如说，通常一个微波通道上可以通上千路电话和一个彩色电视节目，如果把这一原则用在光波频段上，则可以通上亿路电话，或者是 10 万路

电视节目（电视信号占用频带很宽，约 8 兆赫，大约占用一千多个电话通路）。这样大的通信容量是惊人的，一般较大的国家也只有一亿人口，而在一个光波通道上，即可供一亿人同时打电话。显然，目前在一根光导纤维上，我们还不能达到理论上通信容量，不过，在一根光缆上通几十万路电话已不是什么困难的事，而在一般电缆通信和微波中继通信中则确是很难想象的事。所以，从理论上说，光纤通信的容量要比电缆高几十万倍。目前的光纤通信，只利用了那么宽的频带中的很窄一部分，因此，它的容量还不是特别大。

光纤通信的第四个优点是通信距离远。光纤通信跟其他的有线通信一

样，也要像“接力赛”那样一站一站地往前传。这些站叫中继站，中继站跟中继站之间的距离叫中继距离。目前，1800 路同轴电缆的中继距离是六公里左右，而 1920 路的光缆的中继距离一般都在 100 公里以上。由于光纤通信的中继距离远，在建设长途通信线路的时候，就可以少建很多中继站。

光纤通信的第五个优点是抗电磁干扰能力强，保密性能好。我们知道，电话线和电缆一般是不能跟高压电线平行架设的，也不能在电气铁路附近铺设。这是因为高压电线会辐射出比较强的电磁波，开动的电气火车会产生很强的电火花，它们都会干扰电话线里和电缆里传送的电信号，甚至会使打电话的人听不清对方在说什么。而光导纤维是石英玻璃丝，里面传送的又是光信号，这样，就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近，也不会受到电磁干扰。而外界光频性质的干扰由于光频电磁波易于屏蔽，也很少有可能进入光纤传递。由于光纤通信抗干扰能力特别强，绝缘性能好易于完全屏蔽。电磁干扰，泄密的可能性可基本消除。另外，信号在远距离传输过程中，噪声不会积累。所以，光纤通信的通信质量好、稳定，除了可以在邮电通信部门使用外，还适合在铁道、电力、军事等部门使用。

总之，光纤通信的通信容量大、抗干扰、保密性好、易于敷设、节省资源等等。正是由于这些突出的优点，使人们对它发生了很大兴趣，成为应用最活跃、最重要的现代技术领域之一。