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光与技术(1):目之所及的光通信

Posted on 2021-07-222021-07-26 by ICT百科

在近代通信系统建立以前,人类的通信不是靠吼、就是靠腿、或者是目之所及。

比如说,希腊人在公元前1084年建造了一条长达500公里长的火信标线,用来传递攻陷特洛伊的消息,以及中国古代周幽王烽火戏诸侯,这时使用的是火光和烟雾信号来传递一条信息。这些方式也可以称之为光通信,只不过所承载的信息和距离都非常有限,而且还需要各方都提前协商好,不然就会误传。是为最原始的光通信。

因此,就有很多人想方设法来增加能传递的信息量,比如说航海的灯塔可以光的明暗间隔长短,灯光的颜色,或两者的结合来传递信息,这与我们现代通信中的各种编码功效一样。

在18世纪时,为了实现更多更长距离的信息传递,法国人克劳迪·夏普设计了一种带有大型机械臂的信号塔,每个信号臂能做出196种做动作,这些动作可以编码出上百种信息。

为了让十几公里外的人都看得到,信号塔被建造在高山上,信号臂也非常高。另外,通过在连续相隔数公里的地方建立一个个信号塔,仍然是一种较原始的远距离通信方式。

看上图,这个机械信号塔由一个大的水平梁(调节器)和安装在两端较小的组成臂膀(指示器),就像一个人张开双臂,每只手拿着信号旗,通过指示器的角度,调整调节器的位置,从而可以编码数百个符号)。

这些方式利用的也还是光的传递,靠得还是人类的视觉能力。如果遇到阴雨天气,大雾天气,就不好使。因此人们不得寻找其他手段。这个困境在法拉第发现电磁感应之后才改变。依靠萨缪尔·莫尔斯在1837年发明电报,我们才开启了用电作为信息载体的历史。

莫尔斯通过使用两个不同持续时间的电脉冲(莫尔斯电码的点和划)来编码信息,信息的传输效率可以到几比特/秒,再通过继电器的使用,真正实现了距离通信。事实上,第一条成功的跨大西洋电报电缆于1866年投入使用。

莫尔斯电码

继电器原理图(熟悉的感觉)再后来,电话的发明又带来了革命性的变化,使得电信号通过连续变化的电流以模拟形式的传输。

在相当长的时间里,模拟电气技术都主导了通信系统,直到100年后光通信的真正开启。

Category: 光通信, 原理

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博主
李东霏
【香农信息技术研究院】

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