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无线电波用途分配表
前三位爷频率比微波低、传播损耗小、覆盖距离远、绕射能力也强 , 但是这三位不是嫡系皇子 , 先天不足 。换成专业术语就是 , 低频段的频率资源紧张 , 系统容量有限 , 因此低频段的无线电波仅用于广播、电视、寻呼等系统 。基于此无线电波系的兄弟几个里 , 大伙儿就让四爷“微波”上场 , 去争一争这皇位 。

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无线电通讯之父 伽利尔摩·马可尼(拜一拜祖师爷)
另一位出场的则是我们的“八爷”光纤通信 , 它用的通信光波一般是指 , 波长在近红外区(800nm~1700nm)的电磁波 。光纤通信的损耗较低、带宽大、速率高、抗电磁干扰、且可实现波分复用 。
我们还是把通信当作回家过年的旅程 , 光纤通信就可以被看成一位火车司机 。他开的火车不耗油 , 速度贼快(速率高) , 车上能坐好几千人(带宽大) , 也不会堵车(抗电磁干扰) 。最棒的是 , 如果有必要 , 他还能在后面再接几节车厢跑(波分复用) 。但是 , 它必须沿着铁轨(光纤)走 , 我们貌似不太可能给你家门口修一条铁轨 , 所以要回家直接跟光纤通信先生走也不太合理 。

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通信光纤
而且光纤通信需要的轨道不是一般的东西 , 而是主要成分为二氧化硅的光导纤维 。为什么它能够做到低损耗呢?这就是我们“八爷“手段高了 , 光纤材料(石英)是有损耗谱的 , 分别会在850nm、1310nm和1550nm处有三个低损耗窗口 , 光纤通信就利用这三个低损耗窗口做文章 , 赚得脑满肠肥 , 所谓跟“八爷”要发财就是这么来的 。

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光纤的损耗特性图
一个好汉三个帮 , “八爷”这位好汉身边也是有很多帮手的 , 它们分别是光波阵营里的可见光、紫外线、X射线及γ射线 。
为什么光纤通信只用不宽的近红外波段(800~1700nm) , 而不是把它们都拿来用呢?一般来说 , 通信用的光波需要是单色光 , 因为单色光的谱线宽度窄 , 长距离传输后色散较小 , 因而单色光能更高效、更准确、更远距离地传输信息 。这可以理解为 , 你把力量聚于一点打出去 , 自然是力量大 , 打得远 。而众所周知 , 可见光分为红橙黄绿蓝靛紫 , 不是单色光 , 所以它不能用来通信 。

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太阳光频谱图
【电磁波的问题和解决方法,电磁波的发现过程】再看近紫外区 , 虽然这是单色光 , 但是它能量太大 , 会和二氧化硅发生拉曼散射 , 就好比你拳头太大了 , 有砂锅那么大 , 打出去就被卡住了 , 也不能用来通信 。X射线及γ射线能量比紫外线还大 , 就更不能用了 。
故而 , 我们只能用低能量且单色的近红外区的光 , 来进行通讯了 。
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