光纤通信的基本原理与技术特点
光纤通信是一种利用光与光纤传递信息的通信方式，属于有线通信的一种。自1980年代起，光纤通信系统对于电信工业产生了革命性的作用，同时也在数字时代里扮演非常重要的角色。光纤通信具有传输容量大、保密性好、抗干扰性强、损耗低、成本低等许多优点。本文将介绍光纤通信的基本原理与技术特点。
光纤通信的基本原理
光纤通信的基本原理是将需发送的信息在发送端输入到发送机中，将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上，然后将已调制的载波通过传输媒质发送到远处的接收端，由接收机解调出原来的信息。在光纤通信中，载波是光波，传输媒质是光纤，调制和解调方式有多种。
光源和调制器
光源是光纤通信系统中产生载波的部件，一般采用半导体激光器或发光二极管。根据不同的调制方式，可以分为直接调制和外调制两种。
直接调制是指利用驱动电路对光源进行强度调制，使其输出功率随输入电信号变化而变化。直接调制简单、便宜，但是会引起频率啁啾和相位噪声等问题。
外调制是指利用外加电场对外置的电光或声光器件进行相位或频率调制，使其改变通过器件的载波波长或相位。外调制可以避免频率啁啾和相位噪声等问题，但是复杂、昂贵。
光纤和耦合器
光纤是一种利用全反射原理将光束限制在很细的玻璃或塑料管内传输的介质。根据不同的结构和传输模式，可以分为单模光纤和多模光纤两种。
单模光纤是指只能传输一种模式（基模）的光纤，其直径很小（约9微米），具有低色散、高带宽、长距离等优点，但是成本高、连接困难。
多模光纤是指能够传输多种模式（高阶模）的光纤，其直径较大（约50或62.5微米），具有低成本、连接容易等优点，但是色散大、带宽低、距离短。
耦合器是用于将已调制的光信号注入光纤中或从光纤中分离出光信号的器件，一般采用透镜、棱镜、分束器等方式实现。
光探测器和解调器
光探测器是光纤通信系统中将光信号转换为电信号的部件，一般采用半导体光电二极管或雪崩光电二极管。根据不同的检测方式，可以分为直接检测和相干检测两种。
直接检测是指利用光电探测器的平方律检测，只能检测光信号的强度信息。直接检测简单、便宜，但是灵敏度低、频带利用率低。
相干检测是指利用本振光源和光混频器进行干涉检测，可以检测光信号的幅度、相位和频率信息。相干检测灵敏度高、频带利用率高，但是复杂、昂贵。
解调器是用于从电信号中恢复出原始信息的部件，一般采用滤波、放大、整形等方式实现。
光纤通信的技术特点
光纤通信具有以下几个技术特点：
1.传输容量大：由于光波的频率很高（约1014赫兹），因此其带宽很大（约1013赫兹），可以实现高速大容量的传输。
2.保密性好：由于光纤具有全反射特性，使得光信号不易泄露，因此具有较高的保密性。
3.抗干扰性强：由于光纤是非金属材料，不受电磁干扰，也不会产生电磁辐射，因此具有较强的抗干扰性。
4.损耗低：由于光纤具有低损耗特性，使得其传输距离远，中继站间隔长。目前，商用的单模光纤在1550纳米波段的损耗约为0.2分贝/千米。