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光通讯

2018-08-21 09:50:12     所属分类:电信

光通讯是一种利用光来携带资讯的通讯技术,也称为远程光通讯。不论利用电子仪器传收或以肉眼直接观察光都属于光通讯。光通讯技术最早可以回溯到数百年前。即1880年发明的光电话机英语photophone是最早的光通讯仪器。

光通讯系统由发射器(transmitter)、频道(channel)、接收器(received)组成。发射器将资讯编码成光讯号;频道将讯号传送至目的地;接收器将光讯号重新转换成发送的资讯。当通讯系统的设备中不使用接收器时,也可以是借由人眼观察来解释讯号,简单的讯号如烽火、复杂的讯号则如光编译的色码或闪光摩斯密码等。

因为在地面上会受自然环境,如地形、气候及光可用性的影响,自由空间光通讯英语Free-space optical communication仅能太空中布署。

目录

  • 1 型式
  • 2 信号灯
  • 3 光纤通讯
  • 4 参考文献

型式

如狼烟、烽火、液压电报英语Hydraulic telegraph、船只的旗帜、信号灯等是最早的光通讯技术[1] [2] [3][4]。液压电报最早可以回溯到公元四世纪前的希腊。而在使用灯塔与导航灯防止船难的年代,海水手使用的求救信号弹也是一种光通讯技术。

日像仪英语Heliograph利用镜子将日光反射到遥远观察者所在[5]。 当信号员使镜子些微倾斜,观察者处就能利用光的闪烁传输预先安排的信号密码。而海军船舰经常用信号灯代替日光,并以此方法来传递摩斯密码。

飞机驾驶员经常使用目视进场下滑道指示器为了安全着陆会投射出光系统,由其是在晚上特别需要。军用飞机利用类似的光系统正确地着陆在航空母舰上。色光系统会通讯飞机相对于标准着陆下滑道。同时,因为无线电无法使用,机场控制塔会使用阿尔迪斯灯英语(Aldis lamps传输指令给飞机。

现今,许多的电子系统利用脉冲光来发射与接收资讯。如今绝大多数的电子资料及长距离的电话都是利用光纤来传输,而不是广播、地面微波英语terrestrial microwave、或卫星传输。自由空间光通讯也每天使用在各种应用上。

信号灯

信号灯(如阿尔迪斯灯)是利用视觉信号(如摩斯密码)的通讯设备[6]。 近代的信号灯着重于制造脉冲光,制造光脉冲最简单方式为设置一截光器在灯源前方,并由人为方式或机械化操作截光器重复进行开启、关闭的动作。一个手持式灯源与一个倾斜的凹面镜就可以制造光脉冲。此外,海军舰艇和机场控制塔上的信号灯通常也配备有某种形式的光学瞄准镜。

航空光信号英语Aviation light signals主要用于无线电失灵英语NORDO、飞机没有装备无线电、飞机驾驶员听力受损时等情况。空中交通管制员长期使用光枪来指挥飞机,光枪能发射三种颜色的高亮度光束,分别为红色、白色、绿色。这些色光能以闪烁、稳定照射等不同方式来进行指挥,并且代表不同的指令(例如:起飞、登陆),飞行员可以透过摆动副翼、闪烁着陆灯英语Landing lights、航行灯来做回应。在标准化的指示系统中,只有12个标准指示没有利用到摩斯密码。

光纤通讯

光纤为目前最常见的光通讯技术[7],主要以LED或激光二极管作为发射器[8]。由于红外光波段在光纤中传递受到的色散、衰减英语Attenuation的影响比可见光小,红外光为光纤中主要传递的波段。虽然已经有实验室做出相位调制与频率调制技术,光信号目前还以强度调制英语Intensity modulation最常见。掺铒光纤放大器对于光纤通讯是相当重要的发明,它解决了光信号需要转换成电信号才能放大的缺点,大大地延长了光信号的传递距离。

参考文献

  1. ^ Chapter 2: Semaphore Signalling ISBN 978-0-86341-327-8 Communications: an international history of the formative years R. W. Burns, 2004
  2. ^ Telegraph Vol 10, Encyclopaedia Britannica, 6th Edition, 1824 pp. 645-651
  3. ^ Nation Park Service Fire History Timeline (英语). 
  4. ^ Lewis and Clark Journals, July 20, 1805 (英语). 
  5. ^ Harris, J.D. Wire At War - Signals communication in the South African War 1899–1902. [2016-03-25] (英语). Note a discussion on the heliograph use during the Boer War.
  6. ^ Neal McEwen, K5RW. Victorian Era Visual Signalling Instruments -Black Watch, 42nd Royal Highland Regiment Signalling Unit, c. 1898. Telegraph-office.com. [2012-06-13] (英语). 
  7. ^ Hecht, Eugene. Optics 4th. United States of America: Addison Wesley. 2002: 197. ISBN 0-8053-8566-5 (英语). 
  8. ^ Idachaba, Francis; Dike U. Ike, Orovwode Hope. Future Trends in Fiber Optics Communication (PDF). Proceedings of the World Congress on Engineering 2014 (London UK: WCE). 2014-07-02, I [2016-03-25]. ISBN 978-988-19252-7-5 (英语). 

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