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激光在通讯行业的应用

编辑: 发表时间:2018-11-15 14:17:19浏览量:884

用光传递信息,在今天十分普遍。比如,舰船用灯语通信,交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式,都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方,就不能用普通光,而只能动用激光。

      用光传递信息,在今天十分普遍。比如,舰船用灯语通信,交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式,都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方,就不能用普通光,而只能动用激光。


      激光通信先进在哪里?激光通信的优点首先是容量大。它的容量有多大呢?当大家平时打电话时,讲着讲着有时会串进来不相干的说话声。这种打架现象是由于一对电话线上只能通过一路电话,如果另外串进来一路电话,正常的通话双方就会受到干扰。假如有10对人同时用一对电话线通话,就等于20个人同时讲话,那就根本无法通话了。为了解决这个问题,就必须采用载波等方法,使各路电话分别处在各个频段上。由于普通电话的频率范围为300~400赫,而在一对电话线上最高频率只有1500千赫,所以在一对电话线上只能同时通过十几路电话。显然,这样的电信容量是远远不能满足当今信息社会的要求的。


      尤其令人惊讶的是,光纤通信特别适合于电视、图像和数字的传递。据报道,一对光纤可在一分种内传递全套《大英百科全书》。


      此外,制造光导纤维的材料是地球上到处都有的砂子——石英,只要几克石英就能制造出1千米长的光纤。这样,不仅原材料取之不尽、用之不竭,还可以大大节约铜和铝材。正因为如此,目前世界上发达国家都在竞相研究激光通信。于是激光通信成了争相发展的宠儿。


      在通信技术史上,光纤通信技术的发展之快是前所未有的。拿通信技术史上的几个里程碑来看,电话从发明到应用,花费了60年左右的时间,并且电话通信至今仍大量、普遍使用。无线电技术(例如电报)从发明到应用也花了30年左右时间。电视技术虽然发展较快,但仍然孕育了约14年。而激光通信,从第一根低损耗光导纤维的诞生到应用,总共只有5年时间。现在激光通信不仅应用广泛,而且形成了巨大的光纤市场。


      总之,工业发达国家都已建立了全国性的光纤通信网络,以便彻底替代目前的铜质电线电缆,这项浩大的技术工程估计到2000年可告完成。到那时候,激光通信将给大家这个地球带来巨大变化。例如,足不出户就可以利用光纤网络在家中处理文件或参加一个会议;或者将家中的光纤网络与购物中心相连,如同置身在超级市场一样,坐在家中选购需要的商品,货款只须与电子金融购物系统结算。各地的医疗中心也可以从屏幕上查看病人的病情和化验报告,并据此开出处方单,从而真正做到“秀才不出门,可知天下事”,“运筹于帷幄之中,决胜于千里之外”。


      激光和光纤还可以传送图像。首先,要将直径比人头发丝还要细的单根光导纤维组合成纤维束。在传送信息过程中,常用的纤维束有两种:一种叫传光束,另一种叫传像束。传光束的任务是将光从一头传到另一头。传光束结构比较简单,它是由多根单丝胶合在一起,再将其端面抛光、研磨,以便减少光进入光纤时的反射和散射损失,然后在传光束外面套上塑料护套。


      由于一根光纤只能传送一个光点,要传送整幅图像就必须将光导纤维一根一根整齐地排列起来,这样组成的光纤束就叫传像束。


      在传像束中,全部光纤都排列得整整齐齐,两个端头所处的位置都一一严格对应,一点也不混乱,就像一把整齐的筷子那样。比如,某根光纤的一头在传像束中处于第八排第八列的位置上,那么它的另一头也同样是处于八、八位置上。


      传像束在传送图像时,首先将图像分割成网眼状,即一幅图像被无数根光纤分解成无数个像元,然后再传送出去。一根光纤负责传送一个像元,无数根光纤便能将整幅图像传送到另一端。如果要使图像传送得清晰,就要尽可能选用直径较细的光纤,因为光纤越细,在一定的传像束上就能容纳进更多的光束,这样就能传送更多的像元。显然,像元越多,图像就越清晰。


      现在应用的传像束由上万根光纤组成,要把这么多光纤整齐地排列起来可不是一件容易的事。排列好后,再用一种叫作环氧树脂的有机粘合剂将两端胶合,使光纤粘结固定,保证两端光纤一一对应。对两个端面还要磨平和抛光。至于中间部分则不必粘牢,而是像二胡的弦那样松散,只须在外面加上保护的塑料套管,这样的传像束既柔软,又可以任意弯曲。


      除了传送图像处,传像束还能传送一般的符号或数字,以及放大图像或缩小图像。  


      如要放大图像,可以将传像束做成一端大、一端小,就像锥体那样。当图像元从小端传到大端时,整幅图像就被放大。反之,如将图像从大端发送到小端,整幅图像就被缩小了。


      此外,利用光纤还可以改变图像。如果根据需要有意打乱光导纤维的排列,就可以使出口端的像元并不落在原先对应的点上,而落到主观构思的点上,于是图像就改变了。如果将图像元进口端的光纤做成方形,而将出口端光纤做成圆环形,就能将方形的图像元变成圆环形的像元。


      总之,光纤传像束有很大的发展潜力,在未来的光信息处理技术中将日益显示其独特的作用。

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