第一篇：光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀

光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀

通信科學(xué)的發(fā)展歷史悠久。近代通信技術(shù)分為電通信和光通信兩類。電通信又分為有線通信和無(wú)線通信，是兩種相當(dāng)成熟的技術(shù)。通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，圍繞著增加信息傳輸?shù)乃俾屎途嚯x，提高通信系統(tǒng)的有效性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行了許多工作，取得了卓越的成就。光通信技術(shù)則是當(dāng)代通信技術(shù)發(fā)展的最新成就，已成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的基石。

從廣義的概念上說(shuō)，凡是用光作為通信手段的都可稱為光通信，則光通信的歷史可追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代，那時(shí)大部分文明社會(huì)已經(jīng)用煙火信號(hào)傳遞單個(gè)信息，至18世紀(jì)末通過(guò)信號(hào)燈、旗幟和其他信號(hào)裝置進(jìn)行通信的類似方法已基本走到盡頭。1792年，根據(jù)克勞特查普的建議，采用中繼器使機(jī)械代碼信號(hào)傳送很長(zhǎng)距離（約100km）。這種光通信系統(tǒng)速度很慢，其有效速率B<1b/s。

19世紀(jì)30年代電報(bào)的出現(xiàn)用電取代了光，開始了電信時(shí)代，利用新的代碼技術(shù)，速率增加到3～10 b/s，采用中繼站后允許進(jìn)行長(zhǎng)距離（約1000km）通信，1866年，第一條越洋電報(bào)電纜系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)。電報(bào)也基本上使用數(shù)字法。1876年電話的發(fā)明引起了本質(zhì)的變化，電信號(hào)通過(guò)連續(xù)變化電流的模擬形式傳送，這種模擬電通信技術(shù)支配了通信系統(tǒng)達(dá)100年左右。

20世紀(jì)全球電話網(wǎng)的發(fā)展導(dǎo)致了電通信系統(tǒng)許多改進(jìn)，使用同軸電纜代替雙絞線大大提高了系統(tǒng)容量。第一代同軸電纜系統(tǒng)在1940年投入使用，是一個(gè)3MHz的系統(tǒng)，能夠傳輸300路音頻信號(hào)或1路視頻信號(hào)，這種系統(tǒng)的帶寬受到與頻率相關(guān)的電纜損耗的影響，頻率超過(guò)100MHz時(shí)，損耗迅速增加，這種限制導(dǎo)致了微波通信系統(tǒng)的發(fā)展。在微波系統(tǒng)中，利用1～10GHz的電磁波及合適的調(diào)制技術(shù)傳遞信號(hào)。最早的微波系統(tǒng)中，利用1～10GHz的電磁波及合適的調(diào)制技術(shù)傳遞信號(hào)。最早的微波系統(tǒng)工作于4GHz，1948年投入運(yùn)營(yíng)，從此以后，同軸和微波系統(tǒng)都得到了很大的發(fā)展，并都能工作于約100Mb/s。最先進(jìn)的同軸系統(tǒng)于1975年投入運(yùn)營(yíng)，其速率達(dá)274Mb/s，但中繼距離短（約1km），系統(tǒng)成本高。微波通通信系統(tǒng)速率亦受到載波頻率的限制。

緊隨研究與發(fā)展的步伐，經(jīng)過(guò)許多現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，于1978年工作于0.8μm的第一代光波系統(tǒng)正式投入商業(yè)應(yīng)用，其比特率在20～100 Mb/s之間，最大中繼距離約10km，最大通信容量（BL）約500（Mb/s）·km。與同軸電纜相比，中繼間距長(zhǎng)，投資和維護(hù)費(fèi)用低，是工程和商業(yè)運(yùn)營(yíng)的追求目標(biāo)。

在1970年時(shí)人們就認(rèn)識(shí)到，使光波系統(tǒng)工作于1.3μm時(shí)，損耗<1.0dB/km，且有最低色散，可大大增加中繼距離，這推動(dòng)了全世界努力發(fā)展1.3μm的InGaAs半導(dǎo)體激光器和檢測(cè)器。1977年研制成功這種激光器。接著在80年代初，早期的采用多模光纖的第二代光波通信系統(tǒng)問(wèn)世，其中繼距離超過(guò)了20km，但由于多模光纖的模間色散，早期的系統(tǒng)的比特率限制在100Mb/s以下。采用單模光纖能克服這種限制，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室于1981年演示了比特率為2Gb/s，傳輸距離為44km的單模光波實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并很快引入商業(yè)系統(tǒng)，至1987年1.3μm單模第二代光波系統(tǒng)開始投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，其比特率高達(dá)1.7Gb/s，中繼距離約50km。第二代光波系統(tǒng)中繼距離受到1.3μm附近光纖損耗（典型值為0.5dB/km）限制。理論研究發(fā)現(xiàn)，石英光纖最低損耗在1.55μm附近，實(shí)驗(yàn)技術(shù)上于1979年就達(dá)到了0.2dB/km的低損耗。然而由于1.55μm處高的光纖色散，而當(dāng)時(shí)多縱模同時(shí)振蕩的常規(guī)InGnAsP半導(dǎo)體激光器的譜展寬問(wèn)題尚未解決，這兩個(gè)因素，推遲了第三代光波系統(tǒng)的問(wèn)世。后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，色散問(wèn)題可以通過(guò)使用設(shè)計(jì)在1.55μm附近，具有最小色散的色散位移光纖（DSF）與采用單縱模激光器來(lái)克服。在80年代這兩種技術(shù)都得到了發(fā)展，1985年的傳輸試驗(yàn)顯示，其比

特率達(dá)到4Gb/s，中繼距離超過(guò)100km。至1990年，工作于2.4 Gb/s，1.55μm的第三代光波系統(tǒng)已能提供通信商業(yè)業(yè)務(wù)。這樣的第三代光波系統(tǒng)，通過(guò)精心設(shè)計(jì)激光器和光接收機(jī)，其比特率能超過(guò)10Gb/s。后來(lái)，10Gb/s的光波系統(tǒng)在一些國(guó)家得到了重點(diǎn)發(fā)展。

第四代光波系統(tǒng)以采用光放大器（OA）增加中繼距離和采用頻分與波分復(fù)用（FDM與WDM）增加比特率為特征，這種系統(tǒng)有時(shí)采用零差或外差方案，稱為相干廣播通信系統(tǒng)，在80年代在全世界得到了發(fā)展。在一次試驗(yàn)中利用星型耦合器實(shí)現(xiàn)100路622Mb/s數(shù)據(jù)復(fù)用，傳輸距離50km，其信道間串?dāng)_可以忽略。在另一次試驗(yàn)中，單信道速率2.5Gb/s，不用再生器，光纖損耗用光纖放大器（EDFA）補(bǔ)償，放大器間距為80km，傳輸距離達(dá)2232km。光波系統(tǒng)采用相干檢測(cè)技術(shù)并不是使用EDFA的先決條件。有的實(shí)驗(yàn)室曾使用常規(guī)非相干技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了2.5Gb/s，4500km和10Gb/s，1500km的數(shù)據(jù)傳輸。另一實(shí)驗(yàn)曾使用循環(huán)回路實(shí)現(xiàn)了

2.4Gb/s，2100km和5Gb/s，14000km數(shù)據(jù)傳輸。90年代初期光纖放大器的問(wèn)世引起了光纖通信領(lǐng)域的重大變革。

第五代光波通信系統(tǒng)的研究與發(fā)展經(jīng)歷了近20年歷程，已取得突破性進(jìn)展。它基于光纖非線性壓縮抵消光纖色散展寬的新概念產(chǎn)生光孤子，實(shí)現(xiàn)光脈沖信號(hào)保形傳輸，雖然這種基本思想1973年就已提出，但直到1988年才由貝爾實(shí)驗(yàn)室采用受激喇曼散射增益補(bǔ)充光纖損耗，將數(shù)據(jù)傳輸了4000km，次年又將傳輸距離延長(zhǎng)到6000km。EDFA用于光孤子放大開始于1989年，它在工程實(shí)際中有更大的優(yōu)點(diǎn)，自那以后，國(guó)際上一些著名實(shí)驗(yàn)室紛紛開始驗(yàn)證通信作為高速長(zhǎng)距離通信的巨大潛力。1990——1992年在美國(guó)與英國(guó)的實(shí)驗(yàn)室，采用循環(huán)回路曾將2.5與5Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸 km。1995年，法國(guó)的實(shí)驗(yàn)室則將20Gb/s的數(shù)據(jù) km，中繼距離達(dá)140km。1995年線形試驗(yàn)也將20Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸8100km，40Gb/s傳輸5000km。線形光孤子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也在日本東京周圍的城域網(wǎng)中進(jìn)行，分別將10Gb/s與20Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸了2500km與1000km。1994年和1995年80Gb/s和160Gb/s的高速數(shù)據(jù)也分別傳輸500km和200km。

光波通信技術(shù)得到巨大發(fā)展，現(xiàn)在世界通信業(yè)務(wù)的60%需經(jīng)光纖傳輸，至本世紀(jì)末將達(dá)85%。隨著光波通信系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，光波通信系統(tǒng)在通信網(wǎng)中的應(yīng)用得到了相應(yīng)的發(fā)展。現(xiàn)在世界上許多國(guó)家都將光波系統(tǒng)引入了公用電信網(wǎng)、中繼網(wǎng)和接入網(wǎng)中。但是目前這種奇特媒質(zhì)的真正應(yīng)用還僅僅是在現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)的骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)用光纖代替銅線，是通信網(wǎng)的性能得到了某種改善，降低了成本，而網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔羌芙Y(jié)構(gòu)基本上還是光波通信出現(xiàn)之前的模式，光波通信的潛力尚未完全發(fā)揮。在目前的通信網(wǎng)中光纖通信技術(shù)應(yīng)用尚屬于一種經(jīng)典應(yīng)用，在通信網(wǎng)的發(fā)展中屬于第二代通信網(wǎng)（第一代為純電信網(wǎng)）。進(jìn)入90年代后，隨著光纖與光波電子技術(shù)的發(fā)展，光放大器，波分復(fù)用器，光子開關(guān)，光邏輯門，路由器等許多新穎光纖與半導(dǎo)體功能光器件相繼問(wèn)世，在全世界范圍內(nèi)掀起了發(fā)展第三代通信網(wǎng)——全光通信網(wǎng)的潮流。這種通信網(wǎng)中，不僅用光波系統(tǒng)傳輸信號(hào)，交換、復(fù)用、控制與路由選擇等亦全部在光域完成，由此構(gòu)建真正的光波通信網(wǎng)。

光波通信發(fā)展至今不到30年，但其進(jìn)展之快，對(duì)通信技術(shù)影響之大，始所未料，目前大量新的理論與技術(shù)研究和發(fā)展工作正在繼續(xù)進(jìn)行。

光纖通信的特點(diǎn)與應(yīng)用

收

光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

http://.cn/20080308/ca464325.htm

(2008-05-12 15:54:56)

摘要 簡(jiǎn)要介紹了光纖通信的現(xiàn)狀，總結(jié)了目前正在使用的波分復(fù)用技術(shù)和光纖接入技術(shù)的基本原理和發(fā)展?fàn)顩r，從超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)和光弧子通信技術(shù)，以及全光網(wǎng)絡(luò)3個(gè)方面論述了光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

光纖通信自從問(wèn)世以來(lái)，給整個(gè)通信領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命，它使高速率、大容量的通信成為可能。光纖通信由于具有損耗低、傳輸頻帶寬容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)而備受業(yè)內(nèi)人士的青睞，發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從1980年到2000年這20年間增加了近一萬(wàn)倍，傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了100倍。目前，我國(guó)長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)的光纖化比例已超過(guò)80%，預(yù)計(jì)到2010午，全國(guó)光纜建設(shè)長(zhǎng)度將再增加約105km，并且將有11個(gè)大城市鋪設(shè)10G以上的大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)[1]。

一、光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀

光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術(shù)的進(jìn)步。目前，光纖通信技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而大幅度提高了通信能力，并不斷擴(kuò)大了光纖通信的應(yīng)用范圍。

1.波分復(fù)用技術(shù)

波分復(fù)用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)可以充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源。根據(jù)每一信道光波的頻率（或波長(zhǎng)）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器），將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端，再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立（不考慮光纖非線性時(shí)），從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。自從上個(gè)世紀(jì)末，波分復(fù)用技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，由于它能極大地提高光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，迅速得到了廣泛的應(yīng)用。

1995年以來(lái)，為了解決超大容量、超高速率和超長(zhǎng)中繼距離傳輸問(wèn)題，密集波分復(fù)用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)成為國(guó)際上的主要研究對(duì)象。DWDM光纖通信系統(tǒng)極大地增加了每對(duì)光纖的傳輸容量，經(jīng)濟(jì)有效地解決了通信網(wǎng)的瓶頸問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2002年，商用的DWDM系統(tǒng)傳輸容量已達(dá)400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎(chǔ)的DWDM系統(tǒng)已逐漸成為核心網(wǎng)的主流。DWDM系統(tǒng)除了波長(zhǎng)數(shù)和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴(kuò)展到2000km以上[2]。

與此同時(shí)，隨著波分復(fù)用技術(shù)從長(zhǎng)途網(wǎng)向城域網(wǎng)擴(kuò)展，粗波分復(fù)用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。CWDM的信道間隔一般為20nm，通過(guò)降低對(duì)波長(zhǎng)的窗口要求而實(shí)現(xiàn)全波長(zhǎng)范圍內(nèi)（1260nm～1620nm）的波分復(fù)用，并大大降低光器件的成本，可實(shí)現(xiàn)在0km～80km內(nèi)較高的性能價(jià)格比，因而受到運(yùn)營(yíng)商的歡迎。

2.光纖接入技術(shù)

光纖接入網(wǎng)是信息高速公路的“最后一公里”。實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咚倩?，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用戶接入部分更是關(guān)鍵，光纖接入網(wǎng)是高速信息流進(jìn)千家萬(wàn)戶的關(guān)鍵技術(shù)。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達(dá)位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應(yīng)用，統(tǒng)稱FTTx。

FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國(guó)從2003年起，在“863”項(xiàng)目的推動(dòng)下，開始了FTTH的應(yīng)用和推廣工作。迄今已經(jīng)在30多個(gè)城市建立了試驗(yàn)網(wǎng)和試商用網(wǎng)，包括居民用戶、企業(yè)用戶、網(wǎng)吧等多種應(yīng)用類型，也包括運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)、駐地網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、房地產(chǎn)開發(fā)商主導(dǎo)和政府主導(dǎo)等多種模式，發(fā)展勢(shì)頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有的城市還制訂了相應(yīng)的優(yōu)惠政策，這些都為FTTH在我國(guó)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。

在FTTH應(yīng)用中，主要采用兩種技術(shù)，即點(diǎn)到點(diǎn)的P2P技術(shù)和點(diǎn)到多點(diǎn)的xPON技術(shù)，亦可稱為光纖有源接入技術(shù)和光纖無(wú)源接入技術(shù)。P2P技術(shù)主要采用通常所說(shuō)的MC（媒介轉(zhuǎn)換器）實(shí)現(xiàn)用戶和局端的直接連接，它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前，國(guó)內(nèi)的技術(shù)可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對(duì)大中型企業(yè)用戶來(lái)說(shuō)，是比較理想的接入方式。

xPON意味著包括多種PON的技術(shù)，例如APON（也稱為BPON）、EPON（具有GE能力的稱為GEPON）以及GPON。APON出現(xiàn)最早，我國(guó)的“863”項(xiàng)目也成功研發(fā)出了APON，但由于諸多原因，APON在我國(guó)基本上沒(méi)有應(yīng)用。目前用得比較多的是EPON中的GEPON，我國(guó)的GEPON依然屬于“863”計(jì)劃的成果，而且得到廣泛的應(yīng)用，還出口到日本、獨(dú)聯(lián)體、歐洲、東南亞等海外一些國(guó)家和地區(qū)。GPON由于芯片開發(fā)出來(lái)比較晚，相對(duì)不是很成熟。成本還偏高，所以，起步較晚，但在我國(guó)已經(jīng)開始有所應(yīng)用。由于其效率高、提供TDM業(yè)務(wù)比較方便，有較好的QoS保證，所以，很有發(fā)展前景。EPON和GPON各有優(yōu)缺點(diǎn)，EPON更適合于居民用戶的需求，而GPON更適合于企業(yè)用戶的接入[3]。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo)，而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。

1.超大容量、超長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)

波分復(fù)用技術(shù)極大地提高了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量，在未來(lái)跨海光傳輸系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用前景，這幾年波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展也確實(shí)十分迅猛。目前，1.6Tbit/s的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量商用，同時(shí)，全光傳輸距離也在大幅度擴(kuò)展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù)，與WDM通過(guò)增加單根光纖中傳輸?shù)男诺罃?shù)來(lái)提高其傳輸容量不同，OTDM技術(shù)是通過(guò)提高單信道速率提高傳輸容量，其實(shí)現(xiàn)的單信道最高速率達(dá)640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來(lái)提高光通信系統(tǒng)的容量畢竟有限，可以把多個(gè)OTDM信號(hào)進(jìn)行波分

復(fù)用，從而大大提高傳輸容量。偏振復(fù)用（PDM）技術(shù)可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號(hào)在超高速通信系統(tǒng)中占空較小，降低了對(duì)色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對(duì)光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此，現(xiàn)在的超大容量WDM/OTDM通信系統(tǒng)基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)基本上都包括在OTDM和WDM通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中。歐共體的RACE計(jì)劃和美國(guó)正在執(zhí)行的ARPA計(jì)劃在發(fā)展寬帶全光網(wǎng)中都部署了WDM和OTDM混合傳輸方式，以提高通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬和容量。WDM/OTDM系統(tǒng)已成為未來(lái)高速、大容量光纖通信系統(tǒng)的一種發(fā)展趨勢(shì)，兩者的適當(dāng)結(jié)合應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)Tbit/s以上傳輸?shù)淖罴逊绞健?shí)際上，最近大多數(shù)超過(guò)3Tbit/s的實(shí)驗(yàn)都采用了時(shí)分復(fù)用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相結(jié)合的傳輸方式[4]。

2.光弧子通信

光弧子是一種特殊的ps數(shù)量級(jí)上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區(qū)，群速度色散和非線性效應(yīng)相互平衡，因而，經(jīng)過(guò)光纖長(zhǎng)距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光弧子通信就是利用光弧子作為載體實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達(dá)萬(wàn)里之遙。

在光弧子通信領(lǐng)域內(nèi)，由于其具有高容量、長(zhǎng)距離、誤碼率低、抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，光弧子通信備受國(guó)內(nèi)外的關(guān)注，并大力開展研究工作。美國(guó)和日本處于世界領(lǐng)先水平。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了將激光脈沖信號(hào)傳輸5 920km，還利用光纖環(huán)實(shí)現(xiàn)了5Gbit/s、傳輸15 000km的單信道孤子通信系統(tǒng)和10Gbit/s、傳輸11 000km的雙信道波分復(fù)用孤子通信系統(tǒng)；日本利用普通光纜線路成功地進(jìn)行了超高20Tbit/s、遠(yuǎn)距離1 000km的孤立波通信，日本電報(bào)電話公司推出了速率為10 Gbit/s、傳輸12 000km的直通光弧子通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在我國(guó)，光弧子通信技術(shù)的研究也有一定的成果，國(guó)家“863”研究項(xiàng)目成功地進(jìn)行了OTDM光弧子通信關(guān)鍵技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)了20Gbit/s、105km的傳輸。近年來(lái)，時(shí)域上的亮孤子、正色散區(qū)的暗孤子、空域上展開的三維光弧子等，由于它們完全由非線性效應(yīng)決定，不需要任何靜態(tài)介質(zhì)波導(dǎo)而備受國(guó)內(nèi)外研究人員的重視[5]。

光孤子技術(shù)未來(lái)的前景是：在傳輸速度方面采用超長(zhǎng)距離的高速通信，時(shí)域和頻域的超短脈沖控制技術(shù)以及超短脈沖的產(chǎn)生和應(yīng)用技術(shù)使?a href=“http://.cn/cnii_zte/index.htm” class=“yt” >中興俾?0～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時(shí)、整形、再生技術(shù)和減少ASE，光學(xué)濾波使傳輸距離提高到100000公里以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。當(dāng)然，實(shí)際的光孤子通信仍然存在許多技術(shù)難題，但目前已取得的突破性進(jìn)展使我們相信，光孤子通信在超長(zhǎng)距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統(tǒng)中，有著光明的發(fā)展前景。

3.全光網(wǎng)絡(luò)

未來(lái)的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此，真正的全光網(wǎng)成為一個(gè)非常重要的課題。

全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。

全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)非常靈活，可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù)之中，它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等相融合[6]。

目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。

三、結(jié)束語(yǔ)

目前，光纖通信已成為一種最主要的信息傳輸技術(shù)，迄今尚未發(fā)現(xiàn)可以取代它的更好的技術(shù)。即使是在全球通信行業(yè)處于低迷時(shí)期，光纖通信的發(fā)展也從未停滯過(guò)，就我國(guó)而言，2002年的光通信市場(chǎng)相比2001年仍處增長(zhǎng)狀態(tài)。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，光纖通信也將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)如愿到來(lái)。

第二篇：光纖通信發(fā)展現(xiàn)狀

摘要：波分復(fù)用（WDM，WTBX Wavelength Division Multiplexing）、光纖接入網(wǎng)和全光網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展較快的幾項(xiàng)光纖通信技術(shù)，其中波分復(fù)用技術(shù)是在一根光纖上同時(shí)利用多個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行傳輸，發(fā)展前景很好。光纖用戶接入網(wǎng)的發(fā)展將加速光纖到戶的實(shí)現(xiàn)。全光網(wǎng)目前存在一些需要解決的技術(shù)問(wèn)題，美國(guó)、日本和歐洲一些國(guó)家已建立全光網(wǎng)試驗(yàn)網(wǎng)。目前使用最多的G652單模光纖的缺陷限制了其進(jìn)一步發(fā)展，G653色散位移光纖由于四波混頻效應(yīng)不適于在波分復(fù)用系統(tǒng)上的應(yīng)用。G655非零色散位移單模光纖有較好的發(fā)展前景。用戶光纜具有芯數(shù)多，采用帶狀結(jié)構(gòu)和塑料光纖等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：光纖通信 波分復(fù)用 光纖接入網(wǎng) 全光網(wǎng)

一、發(fā)展較快的幾項(xiàng)光纖通信技術(shù)

1.波分復(fù)用技術(shù)

光纖通信的多路復(fù)用技術(shù)，一開始是采用原來(lái)銅纜沿用的PCM脈沖編碼調(diào)制方式，把模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，再應(yīng)用時(shí)分多路（TDM，WTBX Time Division Multiplexing）技術(shù)組成一次群即基群2Mbit/s）、二次群（8Mbit/s）、三次群（34Mbit/s）和四次群（140Mbit/s)等，這種系列被稱為準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH，WTBX Plesiochronous Digital Hierarchy）。各國(guó)現(xiàn)有的PDH有三種系列，互不兼容，而且沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，各個(gè)廠家生產(chǎn)的設(shè)備不能互通，另外還存在上下電路困難等問(wèn)題。后來(lái)改用新的同步數(shù)字系列（SDH，WTBX Sychronous Digital Hierarchy）,即STM--1（155Mbit/s），STM--4（622Mbit/s）和STM--16（2.5Gbit/s）等。SDH所采用的復(fù)用技術(shù)，仍然屬于TDM技術(shù)。

目前，SDH系列在國(guó)內(nèi)外已大量使用，我國(guó)干線上主要使用STM--16，相當(dāng)于可復(fù)用3萬(wàn)多個(gè)話路。高于2.5Gbit/s以至更高速率的研究工作已在我國(guó)和其他許多國(guó)家展開，其間碰到的最大問(wèn)題是光纖色散的限制，而要克服這些限制在技術(shù)上、成本上都十分困難。因此，當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的大都只限于2.5Gbit/s，不超過(guò)10Gbit/s的傳輸速率。

近年來(lái)，WDM技術(shù)的進(jìn)展，為光纖通信的發(fā)展開辟了另一個(gè)十分廣闊的前景。WDM是在一根光纖上同時(shí)利用多個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。比如，目前我國(guó)開發(fā)的在一根光纖上同時(shí)傳送8個(gè)波長(zhǎng)系統(tǒng)，每個(gè)波長(zhǎng)的速率可達(dá)2.5Gbit/s，即所謂8×2.5Gbit/s系統(tǒng)。這樣，一根光纖的總速率可達(dá)20Gbit/s。若每個(gè)波長(zhǎng)的速率為10Gbit/s，則一根光纖的總速率就可達(dá)80Gbit/s。這將大量節(jié)省光纖的數(shù)量。最近我國(guó)正在全國(guó)長(zhǎng)途骨干光纜網(wǎng)上進(jìn)行升級(jí)改造，也就是利用WDM 8×2.5Gbit/s光傳輸系統(tǒng)使一對(duì)光纖可同時(shí)傳送24萬(wàn)路電話或2400套電視節(jié)目。據(jù)報(bào)道，國(guó)外已出現(xiàn)206個(gè)波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī)?？梢?jiàn)WDM技術(shù)的發(fā)展前景很好。

WDM技術(shù)的發(fā)展，不但大量節(jié)省光纖數(shù)目和以后擴(kuò)容的工程費(fèi)用，而且在長(zhǎng)途干線上還可以大量節(jié)省摻鉺光纖放大器(EDFA，Er--Doped Fiber Amplifier）的數(shù)目。因?yàn)槟壳皳姐s光纖放大的帶寬達(dá)30nm，足以使多個(gè)波長(zhǎng)一起得到放大增益，不必每個(gè)波長(zhǎng)配置單獨(dú)的摻鉺光纖放大器。當(dāng)波長(zhǎng)更多時(shí)，摻鉺光纖放大器必須有更寬的平坦帶寬增益。有資料介紹，把摻鉺光纖放大器的平坦增益特性的波長(zhǎng)寬度從原來(lái)的30nm加大到80nm的研究，其意義將更大。

2.光纖接入網(wǎng)（OAN，WTHX Optical Access Network）技術(shù)

十多年來(lái)，由于各種通信業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，對(duì)通信容量的需求急劇增加，光纖干線的建設(shè)應(yīng)運(yùn)而起，各國(guó)先后建成全國(guó)的光纜骨干網(wǎng)。隨后出現(xiàn)的問(wèn)題是用戶接入網(wǎng)仍保留著舊的銅纜網(wǎng)，不能適應(yīng)發(fā)展需要，必須加以改造。改造的方案很多，首先考慮到的是開發(fā)利用銅纜的潛力，進(jìn)一步提高其帶寬來(lái)滿足一定時(shí)期的需要，然后再過(guò)渡到光纜。比如，當(dāng)前不少國(guó)家都在采用的線對(duì)增容系統(tǒng)、高比特率數(shù)字用戶環(huán)路（HDSL，High—Bit--Rate Digital Subscriber Loop）、不對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Loop）、混合光纖與同軸電纜系統(tǒng)（HFC，WTBX Hybrid Fiber and coaxial Cable）等等都屬于一些過(guò)渡性措施，應(yīng)用廣泛。

近年來(lái)，Internet的崛起大大超出人們?cè)瓉?lái)的估計(jì)，目前它的年增長(zhǎng)率已達(dá)300％，形成爆炸性的增長(zhǎng)，并促使電信、計(jì)算機(jī)、有線電視等技術(shù)的融合，走向三網(wǎng)合一。三網(wǎng)合一意味著數(shù)據(jù)、話音、視像等各種業(yè)務(wù)都綜合起來(lái)進(jìn)行傳送。這種綜合必將大大促進(jìn)在接入網(wǎng)中大量使用光纖，促進(jìn)光纖用戶接入網(wǎng)的發(fā)展，加速光纖到戶(FTTH，F(xiàn)iber to the Home）的實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)現(xiàn)光纖到戶前，首先采用交換式數(shù)字圖像(SDV，WTBX Switched Digital Video）系統(tǒng)是一種較好的方案。數(shù)字圖像系統(tǒng)由一個(gè)以光源光網(wǎng)絡(luò)(PON，WTBX Passive Optical Network）為基礎(chǔ)的數(shù)字光纖到路邊(FTTC，WTBX Fiber to the Curb）系統(tǒng)與一個(gè)單向的混合光纖與同軸電纜有線電視系統(tǒng)疊加而成。數(shù)字圖像系統(tǒng)主干傳輸部分采用共纜分纖的空分復(fù)用(SDM，WTBX Space Division Multiplexing)方式分別傳送雙向數(shù)字信號(hào)和單向模擬視像信號(hào)。上述兩種信號(hào)由設(shè)置于路邊的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU，WTBX Optical Network Unit）分別恢復(fù)成各自的基帶信號(hào)，其中語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)雙絞線送往用戶，數(shù)字和模擬視像信號(hào)經(jīng)同軸電纜送往用戶。光網(wǎng)絡(luò)單元由同軸電纜負(fù)責(zé)供電。數(shù)字圖像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字視像和模擬視像可以兼容，較好地解決光纖到路邊的供電問(wèn)題，能較可靠地傳送電信業(yè)務(wù)，對(duì)已有的混合光纖與同軸電纜網(wǎng)不必加以改造。因此，采用數(shù)字圖像技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)光纖到戶前的過(guò)渡方案是可行的。

3.全光網(wǎng)技術(shù)

光纖通信技術(shù)是以光纖代替電纜，以光波代替原來(lái)頻率較低的電磁波發(fā)展起來(lái)的。因此，至今在光纖通信系統(tǒng)上仍需用大量的電信設(shè)備，甚至本來(lái)的光信號(hào)源也要變換成電信號(hào)源，然后進(jìn)入光纖通信系統(tǒng)。在傳輸過(guò)程中的放大、交換及接入設(shè)備終端等基本上全是電設(shè)備。這是由于電系統(tǒng)比較成熟、應(yīng)用比較方便所造成的。但這些電設(shè)備會(huì)帶來(lái)許多限制和干擾因素，而這些因素在光的系統(tǒng)中原本是可以避免的。

建立全光網(wǎng)的設(shè)想很早就提出來(lái)了，但困難很多，最關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題是解決光信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損耗和光的交換問(wèn)題。80年代出現(xiàn)了光纖放大器以后，研究工作的進(jìn)展就比較快了。目前，光的交換技術(shù)研究也有了很大的進(jìn)展，其中進(jìn)展較快、較實(shí)際的是基于WDM技術(shù)的全光網(wǎng)。

迄今比較成熟的光放大器是摻鉺光纖放大器，它的帶寬通常在1 530～1 560nm之間，在單模光纖上開通4，8，16個(gè)波長(zhǎng)是比較方便的。

光路交換可以有：針對(duì)光纖在不同空間位置的空分交換方式；控制不同時(shí)延進(jìn)行的時(shí)分交換方式；轉(zhuǎn)換不同波長(zhǎng)/頻率的波分/頻分交換方式；或綜合其中兩種及兩種以上的綜合交換方式。

近年來(lái)，美國(guó)、歐洲、日本等一些國(guó)家已先后建立全光網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。比如美國(guó)組成的多波長(zhǎng)全光通信試驗(yàn)網(wǎng)（MONET），泛歐光纖傳輸?shù)泳W(wǎng)（PHOTON）等，其中還用到一些光器件，如光的交叉連接器(OXC，Optical Cross Connector）；波長(zhǎng)路由器（Wavelength Router）、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器（Wavelength Convertor）、插分復(fù)接/分接復(fù)用器(ADM，Add--Drop Multiplexer--Demultiplexer）等。當(dāng)波分復(fù)用系統(tǒng)的光纖進(jìn)入本局的插分復(fù)接/分接復(fù)用器后，可以讓部分波長(zhǎng)從中分出，其它波長(zhǎng)則直通；分出的部分波長(zhǎng)負(fù)載上的信號(hào)進(jìn)入本局，而由本局引出的信號(hào)荷載于同樣波長(zhǎng)進(jìn)入插分復(fù)接/分接復(fù)用器。其工作原理與電的ADM原理相仿。隨著各種光器件和光交換技術(shù)的不斷完善，全光網(wǎng)技術(shù)也將日趨成熟。

二、光纖光纜發(fā)展的一些動(dòng)向

1.光纖的類型

目前，使用最多的光纖是G.652單模光纖。這種光纖的零色散波長(zhǎng)在1 310nm附近，但這個(gè)波長(zhǎng)的衰減大，而在1 550nm處波長(zhǎng)的衰減最小，但是其色散系數(shù)又很大（可達(dá)20ps/(km·nm)），因此限制了這種光纖的進(jìn)一步發(fā)展。

G653色散位移光纖把零色散波長(zhǎng)移到1 550 nm附近，但由于其色散過(guò)小時(shí)，又會(huì)因非線性現(xiàn)象產(chǎn)生的新波長(zhǎng)引起四波混頻（Four--Wave Mixing Efficiency）效應(yīng)使傳輸信號(hào)減弱，同時(shí)產(chǎn)生串音，這就限制了這種光纖在波分復(fù)用系統(tǒng)上的應(yīng)用。

G655非零色散位移單模光纖的衰減小，在1 530～1 565nm間的色散系數(shù)為0.1～6.0ps/(km·nm)，可以避免出現(xiàn)四波混頻效應(yīng)，而色散系數(shù)值也不大，較適合波分復(fù)用系統(tǒng)的發(fā)展需要，估計(jì)這種光纖有較好的發(fā)展前景。為了盡可能減少非線性效應(yīng)的影響，G.655光纖正趨向于開發(fā)大面積光纖，或稱為大有效面積非零色散位移單模光纖（LEAF）。

2.接入網(wǎng)用光纜的特點(diǎn)

與長(zhǎng)途干線光纜相比，用戶接入網(wǎng)的用戶平均距離比較短，傳送信號(hào)的速率較低，用戶分散，用戶系統(tǒng)的成本要低，施工和維護(hù)工作要方便。因此，用戶光纜的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一些特殊性。

(1)芯數(shù)多

每根光纜所需的芯數(shù)要根據(jù)用戶分布情況、用戶密度大小、用戶的性質(zhì)、城市的發(fā)展規(guī)劃和光纜所處的位置而異。目前，日本首先提出要在2010年實(shí)現(xiàn)光纖到戶，考慮的光纜芯數(shù)多達(dá)1 000～4 000芯的；其它一些發(fā)達(dá)國(guó)家，多考慮首先發(fā)展光纖到路邊，所提出的用戶光纜容量超過(guò)千芯的結(jié)構(gòu)不多，大都在幾百芯以內(nèi)。

(2)帶狀結(jié)構(gòu)

當(dāng)接入網(wǎng)用光纜當(dāng)芯數(shù)較少或用于室內(nèi)配線時(shí)，多采用松套束管式或光纖帶疊層嵌入松套管式；當(dāng)芯數(shù)較多或用于饋線的時(shí)，則一般采用帶狀結(jié)構(gòu)。這是由于帶狀光纖光纜作為大芯數(shù)光纜時(shí)，光纖的結(jié)構(gòu)緊湊、集合度高且直徑小，便于多芯連接。為了減少光纜的截面面積，目前光纖帶的厚度都在300μm以下。

當(dāng)采用骨架或U形帶狀結(jié)構(gòu)成纜時(shí)，可采用S－Z絞，以便于在施工、維護(hù)中取出光纖帶。

不少國(guó)家主張接入網(wǎng)用光纜采用干式光纜，即不填充油膏，而采用防潮紙作為阻水帶進(jìn)行包扎，以便于施工、維護(hù)工作。

(3)塑料光纖

過(guò)去由于塑料光纖的衰減太大、帶寬太窄而沒(méi)有考慮用于通信。近年來(lái)，通過(guò)日本、美國(guó)和歐洲一些國(guó)家的研究開發(fā)，降低了塑料光纖的的衰減、增大了帶寬，使它用于短距離的接入網(wǎng)成為可能。

塑料光纖最主要的優(yōu)點(diǎn)是成本低、易于加工、重量輕、可撓性好、芯徑和數(shù)值孔徑都比較大，耦合效率較高，對(duì)施工和維護(hù)都比較方便。

目前，塑料光纖大都用在短波長(zhǎng)，GI結(jié)構(gòu)。據(jù)報(bào)道，日本和美國(guó)研制出的塑料光纖在100m上可以達(dá)到吉比特級(jí)。目前其市場(chǎng)正逐步上升，年增長(zhǎng)率約為20％，這很值得注意。

第三篇：光纖通信系統(tǒng)發(fā)展綜述

光纖通信系統(tǒng)發(fā)展綜述

摘要： 光纖通信技術(shù)（optical fiber communications）從光通信中脫穎而出,已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一,在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術(shù),其近年來(lái)發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見(jiàn)的,也是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來(lái)信息社會(huì)中各種信息的主要傳送工具。

僅在過(guò)去5年中，光纖技術(shù)領(lǐng)域取得了大量突破性進(jìn)展，其中包括10Gbit/s網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和單根光纖上每秒太比特容量的成功演示。不久前，業(yè)內(nèi)成功演示了40Gbit/s和80Gbit/s網(wǎng)絡(luò)。這些演示進(jìn)一步突出了對(duì)速度更高、容量更大的網(wǎng)絡(luò)的需求和期望。

一、光纖通信的發(fā)展史

世界光纖通信發(fā)展史

光纖的發(fā)明，引起了通信技術(shù)的一場(chǎng)革命，是構(gòu)成21世紀(jì)即將到來(lái)的信息社會(huì)的一大要素。

1966年出生在中國(guó)上海的英籍華人高錕，發(fā)表論文《光頻介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》，提出用石英玻璃纖維（光纖）傳送光信號(hào)來(lái)進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量通信。

于1970年損失為20db/km的光纖研制出來(lái)了。據(jù)說(shuō)康寧公司花費(fèi)3000萬(wàn)美元，得到30米光纖樣品，認(rèn)為非常值得。這一突破，引起整個(gè)通信界的震動(dòng)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實(shí)用化的光纖通信線路，速率為45Mb/s，采用的是多模光纖，光源用的是發(fā)光管LED，波長(zhǎng)是0.85微米的紅外光。在上世紀(jì)70年代末，大容量的單模光纖和長(zhǎng)壽命的半導(dǎo)體激光器研制成功。光纖通信系統(tǒng)開始顯示出長(zhǎng)距離、大容量無(wú)比的優(yōu)越性。

按理論計(jì)算：就光纖通信常用波長(zhǎng)1.3微米和1.55微米波長(zhǎng)窗口的容量至少有25000GHz。自然會(huì)想到采用多波長(zhǎng)的波分復(fù)用技術(shù)WDM（WavelengthDivisionMultiplex）。1996年WDM技術(shù)取得突破，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)展了WDM技術(shù)，美國(guó)MCI公司在1997年開通了商用的WDM線路。光纖通信系統(tǒng)的速率從單波長(zhǎng)的2.5Gb/s和10Gb/s爆炸性地發(fā)展到多波長(zhǎng)的Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)傳輸。當(dāng)今實(shí)驗(yàn)室光系統(tǒng)速率已達(dá)10Tb/s，幾乎是用之不盡的，所以它的前景輝煌。

中國(guó)光纖通信發(fā)展史

1973年，世界光纖通信尚未實(shí)用。郵電部武漢郵電科學(xué)研究院（當(dāng)時(shí)是武漢郵電學(xué)院）就開始研究光纖通信。由于武漢郵電科學(xué)研究院采用了石英光纖、半導(dǎo)體激光器和編碼制式通信機(jī)正確的技術(shù)路線，使我國(guó)在發(fā)展光纖通信技術(shù)上少走了不少?gòu)澛?，從而使我?guó)光纖通信在高新技術(shù)中與發(fā)達(dá)國(guó)家有較小的差距。

我國(guó)研究開發(fā)光纖通信正處于十年**時(shí)期，處于封閉狀態(tài)。國(guó)外技術(shù)基本無(wú)法借鑒，純屬自己摸索，一切都要自己搞，包括光纖、光電子器件和光纖通信系統(tǒng)。就研制光纖來(lái)說(shuō)，原料提純、熔煉車床、拉絲機(jī)，還包括光纖的測(cè)試儀表和接續(xù)工具也全都要自己開發(fā)，困難極大。武漢郵電科學(xué)研究院，考慮到保證光纖通信最終能為經(jīng)濟(jì)建設(shè)所用，開展了全面研究，-1-

除研制光纖外，還開展光電子器件和光纖通信系統(tǒng)的研制，使我國(guó)至今具有了完整的光纖通信產(chǎn)業(yè)。

1978年改革開放后，光纖通信的研發(fā)工作大大加快。上海、北京、武漢和桂林都研制出光纖通信試驗(yàn)系統(tǒng)。1982年郵電部重點(diǎn)科研工程“八二工程”在武漢開通。該工程被稱為實(shí)用化工程，要求一切是商用產(chǎn)品而不是試驗(yàn)品，要符合國(guó)際CCITT標(biāo)準(zhǔn)，要由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、工人施工，而不是科技人員施工。從此中國(guó)的光纖通信進(jìn)入實(shí)用階段。

在20世紀(jì)80年代中期，數(shù)字光纖通信的速率已達(dá)到144Mb/s，可傳送1980路電話，超過(guò)同軸電纜載波。于是，光纖通信作為主流被大量采用，在傳輸干線上全面取電纜。經(jīng)過(guò)國(guó)家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”計(jì)劃，中國(guó)已建成“八縱八橫”干線網(wǎng)，連通全國(guó)各省區(qū)市?，F(xiàn)在，中國(guó)已敷設(shè)光纜總長(zhǎng)約250萬(wàn)公里。光纖通信已成為中國(guó)通信的主要手段。在國(guó)家科技部、計(jì)委、經(jīng)委的安排下，1999年中國(guó)生產(chǎn)的8×2.5Gb/sWDM系統(tǒng)首次在青島至大連開通，隨之沈陽(yáng)至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統(tǒng)開通。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統(tǒng)在上海至杭州開通，是至今世界容量最大的實(shí)用線路。

中國(guó)已建立了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè)。中國(guó)生產(chǎn)的光纖光纜、半導(dǎo)體光電子器件和光纖通信系統(tǒng)能供國(guó)內(nèi)建設(shè)，并有少量出口。

有人認(rèn)為，我國(guó)光纖通信主要干線已經(jīng)建成，光纖通信容量達(dá)到Tbps，幾乎用不完，再則2000年的IT泡沫，使光纖的價(jià)格低到每公里100元，幾乎無(wú)利可圖。因此不要發(fā)展光纖通信技術(shù)了。

實(shí)際上，特別是中國(guó)，省內(nèi)農(nóng)村有許多空白需要建設(shè)；3G移動(dòng)通信網(wǎng)的建設(shè)也需要光纖網(wǎng)來(lái)支持；隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)容等，光纖通信仍有巨大的市場(chǎng)?，F(xiàn)在每年光纖通信設(shè)備和光纜的銷售量是上升的。

二、光纖通信的原理及其優(yōu)點(diǎn)

光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度(頻率)變化而變化，并通過(guò)光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息．

光纖即為光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱。光纖通信是以光波作為信息載體,以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素是光纖、光源和光檢測(cè)器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學(xué)特性進(jìn)行分類外,在應(yīng)用中,光纖常按用途進(jìn)行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質(zhì)光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用于完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調(diào)制以及光振蕩等功能的光纖,并常以某種功能器件的形式出現(xiàn)。光纖通信之所以發(fā)展迅猛,主要緣于它具有以下特點(diǎn):

(1)通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn);一根光纖的潛在帶寬可達(dá)20THz。采用這樣的帶寬，只需一秒鐘左右，即可將人類古今中外全部文字資料傳送完畢。目前400Gbit/s系統(tǒng)已經(jīng)投入商業(yè)使用。光纖的損耗極低，在光波長(zhǎng)為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，這比目前任何傳輸媒質(zhì)的損耗都低。因此，無(wú)中繼傳輸距離可達(dá)幾

十、甚至上百公里。

(2)信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好;

(3)抗電磁干擾、傳輸質(zhì)量佳,電通信不能解決各種電磁干擾問(wèn)題，唯有光纖通信不受各種電磁干擾。

(4)光纖尺寸小、重量輕,便于敷設(shè)和運(yùn)輸;

(5)材料來(lái)源豐富,環(huán)境保護(hù)好，有利于節(jié)約有色金屬銅。

(6)無(wú)輻射,難于竊聽(tīng),因?yàn)楣饫w傳輸?shù)墓獠ú荒芘艹龉饫w以外。

(7)光纜適應(yīng)性強(qiáng),壽命長(zhǎng)。

(8)質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差。

(9)光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù)。

(10)分路、耦合不靈活。

(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過(guò)?。?20cm）

(12)有供電困難問(wèn)題。

利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高單色性等顯著優(yōu)點(diǎn)，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．

光纖通信是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主要傳輸手段，它的發(fā)展歷史只有一二十年，已經(jīng)歷三代：短波長(zhǎng)多模光纖、長(zhǎng)波長(zhǎng)多模光纖和長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纖．采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等20多個(gè)國(guó)家已宣布不再建設(shè)電纜通信線路，而致力于發(fā)展光纖通信．中國(guó)光纖通信已進(jìn)入實(shí)用階段．

光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命與衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信并列為20世紀(jì)90年代的技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長(zhǎng)，對(duì)大容量（超高速和超長(zhǎng)距離）光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。光纖通信就是利用光波作為載波來(lái)傳送信息，而以光纖作為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，達(dá)到通信目的的一種最新通信技術(shù)。

通信的發(fā)展過(guò)程是以不斷提高載波頻率來(lái)擴(kuò)大通信容量的過(guò)程，光頻作為載頻已達(dá)通信載波的上限，因?yàn)楣馐且环N頻率極高的電磁波，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過(guò)去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們?cè)缇妥非蟮哪繕?biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。

光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。還用于長(zhǎng)途干線通信過(guò)去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)以逐步使用光纖通信并形成了占全球優(yōu)勢(shì)的比特傳輸方法；用于全球通信網(wǎng)、各國(guó)的公共電信網(wǎng)（如我國(guó)的國(guó)家一級(jí)干線、各省二級(jí)干線和縣以下的支線）；它還用于高質(zhì)量彩色的電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和調(diào)度、交通監(jiān)視控制指揮、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線（CATV）系統(tǒng)，用于光纖局域網(wǎng)和其他如在飛機(jī)內(nèi)、飛船內(nèi)、艦艇內(nèi)、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。

三、近幾年技術(shù)大突破

要全面發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的潛力，我們必須不斷提高網(wǎng)絡(luò)可靠性、速度和靈活性。這就要求我們構(gòu)想一種非常可靠、可以靈活地支持新應(yīng)用和業(yè)務(wù)而且成本低廉的網(wǎng)絡(luò)。有一套真正的端到端

解決方案，對(duì)于構(gòu)建更可靠、速度更高而且更靈活的互聯(lián)網(wǎng)也至關(guān)重要。

此外，我們還需要智能網(wǎng)絡(luò)，它必須提供動(dòng)態(tài)的帶寬管理、集成的分組和光纖聯(lián)網(wǎng)以及通過(guò)一體化解決方案實(shí)現(xiàn)的協(xié)調(diào)一致的故障排除功能。將來(lái)的網(wǎng)絡(luò)還必須提供可擴(kuò)展、可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的多太比特連接管理解決方案，它應(yīng)該可以集合和整理（groom）波長(zhǎng)和子波長(zhǎng)（sub wavelength）業(yè)務(wù)并提供靈活的恢復(fù)機(jī)制來(lái)滿足業(yè)務(wù)需要。

超高容量和超遠(yuǎn)距離（4000km）解決方案對(duì)于演進(jìn)長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)也很關(guān)鍵，而先進(jìn)的DWDM系統(tǒng)則是城域解決方案的一個(gè)重要組成部分。可靠性不再是一個(gè)業(yè)務(wù)差分因素，它已成為一項(xiàng)必備要求，而光纖層保護(hù)和恢復(fù)則是它的一部分。光纖和分組層上采用的經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的功能恢復(fù)方法可以更可靠、智能地根據(jù)根本原因處理網(wǎng)絡(luò)性能下降情況。

要在一個(gè)業(yè)務(wù)要求瞬息萬(wàn)變的環(huán)境中提供靈活性，模塊化光纖系統(tǒng)是一項(xiàng)必備條件。從收集層到高速核心網(wǎng)之間，我們需要提供多樣化的上高速路（OnRamp）手段，使得我們能處理不同的協(xié)議和不同的傳輸速率。這是收集層波分復(fù)用設(shè)備非常重要的要求。

時(shí)分復(fù)用（TDM）和密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)的發(fā)展幫助我們順利演進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)以處理業(yè)務(wù)容量問(wèn)題。這兩種技術(shù)可以提高光纖吞吐量模塊性，而DWDM還可以提供一種解決容量問(wèn)題的方法，因?yàn)樗狗?wù)供應(yīng)商可以在一根光纖上合并和發(fā)送多個(gè)光信號(hào)。這樣，服務(wù)供應(yīng)商便可以靈活地增加專為增加光纖容量而設(shè)計(jì)的下一代TDM技術(shù)，以便通過(guò)將時(shí)間劃分為更短的時(shí)間段和增加每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)量來(lái)處理比特率。

然而，尋求實(shí)現(xiàn)2.5Gbit/s和10Gbit/s以上線路速率的服務(wù)供應(yīng)商還必須滿足這一要求。服務(wù)供應(yīng)商們正在尋求可以支持更高光纖核心傳輸速率的解決方案，以便實(shí)現(xiàn)高性能骨干太比特容量并有效管理帶寬增長(zhǎng)，同時(shí)降低在光纖上將每比特業(yè)務(wù)傳輸1英里所需的成本。下一代技術(shù)的發(fā)展可以提高光纖層的容量和效率，而且還可以在一根傳輸線路速率為40Gbit/s的光纖上支持高達(dá)64Tbit/s的容量。這種結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展到80Gbit/s甚至更高。與DWDM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備協(xié)同使用時(shí)，全新的40G解決方案實(shí)現(xiàn)的太比特容量可以實(shí)現(xiàn)一種非常優(yōu)化的解決方案來(lái)緩解網(wǎng)絡(luò)核心的業(yè)務(wù)擁塞和瓶頸。

40Gbit/s平臺(tái)可以提高網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)高效性，擴(kuò)大光纖覆蓋范圍，同時(shí)降低對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)單元的需求。它在每英里上傳輸1比特業(yè)務(wù)的成本最低而且設(shè)計(jì)小巧，可以減少在中心局中所需的空間。一個(gè)完整的40Gbit/s平臺(tái)將可以集成一個(gè)智能ASON（自動(dòng)交換式光纖網(wǎng)絡(luò)），以提供在傳輸層管理容量的功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)將帶寬設(shè)置和多種端到端業(yè)務(wù)迅速重新路由至網(wǎng)絡(luò)任何地方的靈活性。這有助于確保需求可以得到經(jīng)濟(jì)高效的滿足。

光纖組件的其它進(jìn)步和一體化網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)的建立將為服務(wù)供應(yīng)商帶來(lái)更高效的解決方案。網(wǎng)狀網(wǎng)的靈活性可以提高網(wǎng)絡(luò)效率，同時(shí)降低總投資成本。網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)允許進(jìn)行多種靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，每一種配置都可以支持基于智能光纖交換機(jī)的電路設(shè)置和所請(qǐng)求保護(hù)級(jí)別上對(duì)不同多級(jí)別業(yè)務(wù)的路由。

多重路由功能允許經(jīng)濟(jì)高效的業(yè)務(wù)設(shè)置，而且可以通過(guò)縮短恢復(fù)時(shí)間提高網(wǎng)絡(luò)的整體可靠性。靈活的帶寬管理還使服務(wù)供應(yīng)商可以在必要時(shí)租用不同波長(zhǎng)。另外，可調(diào)諧的發(fā)射機(jī)將為光纖核心帶來(lái)更大的靈活性，并通過(guò)在所有波長(zhǎng)上使用相同激光器來(lái)降低庫(kù)存成本。

四、光通信器件的介紹

光通信器件是光通信的關(guān)鍵部分，對(duì)光通信的發(fā)展起到了制約的作用，直接影響到整個(gè)光纖通信系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著密集波分復(fù)用系統(tǒng)、光傳送網(wǎng)和光纖接入網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)器件的質(zhì)量要求越來(lái)越高，并且不斷向交換、無(wú)線通信、光互連和傳感器等領(lǐng)域擴(kuò)展。

光纖通信器件分為有源器件、無(wú)源器件，其中有源器件包括激光器及組件、光纖放大器（以摻鉺光纖放大器為主）、發(fā)送器、接收器等；無(wú)源器件可分為波分復(fù)用器、光開關(guān)、連接器、衰減器、準(zhǔn)直器 隔離器等。

隨著目前全光網(wǎng)絡(luò)、太比特速率以及密集波分復(fù)用技術(shù)等光纖通信新技術(shù)的涌現(xiàn)，由光電集成和光子集成組成的光纖通信器件在整個(gè)光纖通信系統(tǒng)中所起的作用越來(lái)越重要，用量大增，其占據(jù)光纖通信市場(chǎng)份額迅速上升。在2000年，有源器件在整個(gè)光通信市場(chǎng)份額占40%，無(wú)源器件占9%。同時(shí)，光纖通信技術(shù)能否持續(xù)發(fā)展，很大程度取決于器件水平?？梢哉f(shuō)光纖通信進(jìn)步的基礎(chǔ)在于光器件。

五、光通信材料的介紹

一般而言，新材料的研制開發(fā)大多來(lái)源于新興器件技術(shù)的需求，對(duì)于光纖（Optical Fiber）材料也有類似情形，玻璃作為傳輸介質(zhì)的研制探索已有近一個(gè)世紀(jì)的歷史，目的主要在于改善寬頻帶（Broadband）的長(zhǎng)途通信（Teleconmunication），使得借助玻璃纖維傳輸?shù)墓庑盘?hào)優(yōu)于通過(guò)金屬電線傳導(dǎo)的電信號(hào)．

早期的電話是通過(guò)電線傳輸?shù)闹绷餍盘?hào)，它的強(qiáng)度（音量大?。┯商荚捦玻–ar－fon Microphone）產(chǎn)生的電阻變化而調(diào)制．隨著真空管（Vacuum Tube）的出現(xiàn)，聲信號(hào)通過(guò)交流載波器（Carrier）而調(diào)幅，并建立起間隔為4000Hz的十二個(gè)交流載波器組成的頻率體系（Frequency Hierarchy）．越高的載波頻率允許越大的信息承載容量．由于金屬電線的阻抗隨頻率增高而變大，該系統(tǒng)在高于IMHk頻率就不能使用．這種限制在二戰(zhàn)后被克服，采用單邊帶微波無(wú)線電（Single Sideband MicrowaveRadio）明顯地增大了單個(gè)傳輸通道的帶寬容量，它們?cè)缦韧ㄟ^(guò)塔桿而后使用衛(wèi)星進(jìn)行傳送．后來(lái)，可用的頻帶限制了其增長(zhǎng)，人們的汪意力轉(zhuǎn)向波導(dǎo)（Waveguide）以及同軸電纜（Coaxial Cable）的研制開發(fā)。

不久同軸電纜就用在大容量的中繼主干線路（Trunk Line），但因高損耗而在間距

一、兩公里就需放大處理．尋求更有效的系統(tǒng)導(dǎo)致了毫米波導(dǎo)的開發(fā)．相比起同軸系統(tǒng)傳輸600對(duì)聲音信號(hào)，每個(gè)波導(dǎo)可提供多達(dá)238，000對(duì)聲音回路．但是，波導(dǎo)系統(tǒng)的復(fù)雜性和調(diào)節(jié)的緊密性使得系統(tǒng)非常昂貴，光通信設(shè)想早已被注意，原因在于 10 12 Hz頻率的光可提供幾乎無(wú)限的帶寬．然而，主要的障礙在于獲得透明的傳輸介質(zhì)．最早的實(shí)驗(yàn)利用空氣來(lái)傳輸，但因霧。煙、雨等干擾而未能實(shí)用化．然后，嘗試用鋁管中的壓縮空氣來(lái)傳輸，純凈的空氣透光性好，不過(guò)用于補(bǔ)償光束發(fā)散的透鏡會(huì)導(dǎo)致高的反射損耗．一種巧妙發(fā)明的氣體透鏡，可對(duì)稱地加熱管中的氣體引起密度因而折射率（Refractiv Index）的梯度變化，從而起到聚焦作用，這種通過(guò)加熱金屬管的傳輸系統(tǒng)同樣不大經(jīng)濟(jì)．

采用頭發(fā)絲細(xì)的玻璃纖維可以代替氣體作為傳輸質(zhì)．這種圓柱形纖維中高折射率的內(nèi)芯，被低折射率的包覆層圍繞，從而使光線芯子與包覆層的界面發(fā)生全反射，并且無(wú)反射損耗地傳輸．由這種光學(xué)特性可以預(yù)計(jì)，光纖能在比金屬波導(dǎo)低的生產(chǎn)和安裝成本下達(dá)測(cè)望的適應(yīng)性能．若低于lppm的過(guò)渡金屬雜質(zhì)，則透明石英光纖能達(dá)到小于20 dB／km的損耗．

六、光纖通信的發(fā)展前景

FTTH（光纖到家庭）是光纖通信進(jìn)一步發(fā)展的方向，它被公認(rèn)為理想的寬帶接入網(wǎng)。目前，所謂寬帶業(yè)務(wù)，大多是500kbps的影視節(jié)目。運(yùn)營(yíng)商為了充分利用銅線資源，采用ADSL技術(shù)就可提供，這使FTTH成為接入網(wǎng)主流的時(shí)間有所推遲。不久的將來(lái)，在HDTV普及的情況下，ADSL不能滿足要求，而先進(jìn)的ADSL2+也許可滿足1chHDTV/戶。如果4chHDTV/戶采用FTTH比較合理。在雙向業(yè)務(wù)廣泛應(yīng)用的情況下，上下行不對(duì)稱的ADSL難以對(duì)應(yīng)。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家FTTH建設(shè)普遍開展，日本、韓國(guó)和美國(guó)比較發(fā)達(dá)，采用各種無(wú)源光網(wǎng)PON和以太網(wǎng)技術(shù)。中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商和房地產(chǎn)開發(fā)商已對(duì)FTTH進(jìn)行了試點(diǎn)。近來(lái)出現(xiàn)了所謂的網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV），電信運(yùn)營(yíng)商提出IPTV的初衷是考慮到有計(jì)算機(jī)的人少而有電視機(jī)的人多。提出的IPTV是采用專用的機(jī)頂盒連接電視機(jī)可直接瀏覽電信網(wǎng)的內(nèi)容，而不要計(jì)算機(jī)。IPTV具有常規(guī)電視并兼有點(diǎn)播和時(shí)移電視的功能，可能會(huì)取代常規(guī)電視。由于IPTV的發(fā)展，影響光纖接入網(wǎng)和FTTH的構(gòu)建。另外，也產(chǎn)生電信運(yùn)營(yíng)商和廣播運(yùn)營(yíng)商的利益沖突。盡管有限制發(fā)牌照政策以保護(hù)廣播運(yùn)營(yíng)商，但大勢(shì)所趨，不可阻擋。實(shí)際上，許多廣播運(yùn)營(yíng)商也開始改造其廣播網(wǎng)為數(shù)字雙向，也具備了發(fā)展IPTV的功能。廣播運(yùn)營(yíng)商和電信運(yùn)營(yíng)商的界限開始有些模糊。

七、總結(jié)：

光纖通信系統(tǒng)可以傳輸數(shù)字信號(hào)，也可以傳輸模擬信號(hào)。用戶要傳輸?shù)男畔⒍喾N多樣，一般有話音、圖像、數(shù)據(jù)或多媒體信息。光纖通信系統(tǒng)，包括發(fā)射、接收和作為廣義信道的基本光纖傳輸系統(tǒng)。在任何一種通信網(wǎng)絡(luò)中，光纖是核心和關(guān)鍵?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)的發(fā)展日新月異，新技術(shù)、新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，它迅速改善和提高了人們的生活水平

參考文獻(xiàn)： 光纖通信 劉增基 周洋溢西安電子科技大學(xué)出版社

光纖光學(xué)劉明德中國(guó)科學(xué)出版社

光纖通信系統(tǒng)欣婉儀北京郵電大學(xué)出版社

第四篇：光纖通信系統(tǒng)

第一章

1、實(shí)現(xiàn)光纖通信的關(guān)鍵器件與技術(shù)是什么？

答：（1）低損耗、寬帶寬的光纖。

（2）高可靠性、長(zhǎng)壽命的光源及高響應(yīng)的光檢測(cè)器件。

（3）光測(cè)量及光纖連接技術(shù)。

2、光纖通信使用光源的波長(zhǎng)范圍是什么？

答：在近紅外區(qū)內(nèi)，即0.8~1.8um。

第二章

5、光纖的損耗機(jī)理及危害是什么？

答：損耗機(jī)理：主要有吸收損耗、散射損耗及輻射損耗。

吸收損耗與光纖材料有關(guān)。散射損耗與光纖材料及光波導(dǎo)中的結(jié)構(gòu)缺陷、非線性效應(yīng)有關(guān)，這兩種損耗是光纖材料固有的。輻射損耗則與光纖幾何形狀的擾動(dòng)有關(guān)。

危害：由于損耗的存在，在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，不管是模擬信號(hào)還是數(shù)字脈沖，其幅度都要減小。光纖損耗是光纖傳輸系統(tǒng)中中繼距離的主要限制因素之一。

6、光纖的色散機(jī)理及危害是什么？

答：色散機(jī)理：由于光纖中所傳信號(hào)的不用頻率成分或不同模式成分，在傳播的過(guò)程中因群速度不同互相散開，并且造成它們到達(dá)光纖終端的時(shí)間各不相同，從而引起傳輸信號(hào)波形失真、脈沖展寬。光線的色散，主要有材料色散、波導(dǎo)色散和模式色散。

危害：由于信號(hào)的各頻率成分和各模式成分的傳輸速度不同，當(dāng)它在光纖中傳輸一定的距離后，將互相散開，致使光脈沖展寬。若脈沖展寬過(guò)大將會(huì)造成碼間干擾，從而使誤碼率增加，通信質(zhì)量下降。由于脈沖寬度與頻帶寬度成反比，脈沖展寬越大，表示帶寬能力越小。

7、光纜的主要結(jié)構(gòu)是什么？答：光纖芯線、護(hù)套和加強(qiáng)部件。

第三章

3、半導(dǎo)體激光器發(fā)光的基本條件是什么？

答：向半導(dǎo)體P-N結(jié)注入電流，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生受激輻射，再利用諧振腔的正反饋，實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光振蕩輸出激光。

4、能級(jí)躍遷有那幾種形式？

答：熱躍遷、光躍遷（自發(fā)發(fā)射、受激輻射、受激吸收）。

5、半導(dǎo)體激光器的工作電壓是正向還是反向？

答：正向。

8、比較半導(dǎo)體激光器和發(fā)光二極管的異同。

答：不同之處：(1)工作原理不同，半導(dǎo)體激光器是受激輻射，再利用諧振腔的正反饋。而發(fā)光二極管是自發(fā)輻射，不需要光學(xué)諧振腔，沒(méi)有閾值。(2)發(fā)光二極管工藝簡(jiǎn)單、成本低、可靠性好。適用于短距離、低碼速的數(shù)字光纖通信系統(tǒng)，或者是模擬光纖通信系統(tǒng)。半導(dǎo)體激光器適用于長(zhǎng)距離大容量的光纖通信系統(tǒng)。

相同之處：使用的半導(dǎo)體材料相同，結(jié)構(gòu)相似。

11、光電探測(cè)器的主要特性是什么？

答：（1）要有高的光電轉(zhuǎn)化效率，或者具有高的增益因子。

（2）對(duì)應(yīng)于使用波長(zhǎng)的光波，要有高的靈敏度，即響應(yīng)度要高。

（3）要有足夠?qū)挼膸?，即檢測(cè)器輸出的電信號(hào)能不失真地反映出接受的光信號(hào)。

（4）要求穩(wěn)定、可靠、便宜。

12、光電探測(cè)器的工作電壓是正向還是反向？

答：反向。

16、試說(shuō)明APD和PIN在性能上的主要區(qū)別。

答：PIN光電二極管響應(yīng)頻率高，可高達(dá)10GHZ，響應(yīng)速度快，供電電壓低，工作十分穩(wěn)定。

APD雪崩二極管靈敏度高，響應(yīng)快，但需要上百伏的工作電壓，而且性能和入射光功率有關(guān)，當(dāng)入射光功率大時(shí)，增益引起的噪聲大，帶來(lái)電流失真。

17、無(wú)源光器件的種類有哪些？

答：無(wú)源光器件大致可分為連接用的部件和功能性部件兩大類。

連接用的部件有各種光連接器，它們不僅可用做光纖和光纖的連接，而且還可以組成功能部件及設(shè)備的一部分，用于部件（設(shè)備）和光纖、或部件（設(shè)備）和部件（設(shè)備）的連接。

功能性部件有分路器、耦合器、光分波合波器、光衰減器、光開關(guān)和光隔離器等，它們主要用于光的分路、耦合、復(fù)用、衰減、開關(guān)、防反射等方面。

第四章

1、數(shù)字信號(hào)調(diào)制半導(dǎo)體激光器時(shí)，直流偏置應(yīng)如何設(shè)置？

2、數(shù)字信號(hào)調(diào)制發(fā)光二極管時(shí)，直流偏置應(yīng)如何設(shè)置？

4、在數(shù)字光纖通信中，線路編碼的基本要求是什么？

答：（1）要便于在不中斷通信業(yè)務(wù)的條件下進(jìn)行誤碼檢測(cè)，這就要求碼型有一定的規(guī)律性。

（2）碼率增加要少，如碼速提高過(guò)多，會(huì)使系統(tǒng)信噪比因帶寬增大而減小，這對(duì)于高次群系統(tǒng)特別重要。

（3）盡量減少碼流中連0、連1碼的個(gè)數(shù)，便于定時(shí)信號(hào)的提取。

（4）要有利于減少碼流的基線漂移，即要求碼流中的“1”、“0”碼分布均勻，否則不利于接收端的再生判決。

（5）接收端將線路碼還原后，誤碼增值要小。

（6）電路簡(jiǎn)單，體積小，耗電少。

6、現(xiàn)有碼流信號(hào)為***011110110，采用8B1P編碼方式，請(qǐng)分別給出P為奇校驗(yàn)碼和偶校驗(yàn)碼時(shí)的碼流信號(hào)。

（1）P為奇校驗(yàn)碼：

8B碼***011110110

8B1P碼 ***101111101101

（2）P為偶校驗(yàn)碼：

8B1P碼 ***1001111011007、現(xiàn)有碼流信號(hào)為***011110110，采用4B1C編碼方式，請(qǐng)給出編碼后的碼流信號(hào)。4B碼***011110110

4B1C碼******

10、SDH幀結(jié)構(gòu)可分為哪幾個(gè)部分？

答：（1）段開銷。（2）信息載荷。（3）管理單元指針。

17、數(shù)字光接收機(jī)的主要性能指標(biāo)是什么？

答：（1）光接收機(jī)的靈敏度。（2）光接收機(jī)的噪聲。（3）數(shù)字光接收機(jī)的誤碼率。（4）模擬光接收機(jī)的性噪比。（5）動(dòng)態(tài)范圍。（6）抖動(dòng)。

18、設(shè)計(jì)數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的中繼距離時(shí)，應(yīng)該考慮哪些因素？

答：（1）發(fā)射光功率。（2）光接收機(jī)靈敏度。（3）光纖的每公里損耗。（4）光纖的色散。

第五章

1、什么叫做基帶—光強(qiáng)調(diào)制？

答：模擬信號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何電的調(diào)制就是基帶信號(hào)如電視信號(hào)?；鶐盘?hào)直接對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制就稱為基帶—光強(qiáng)調(diào)制。

2、什么叫做副載波調(diào)幅—光強(qiáng)調(diào)制？

答：原始的電信號(hào)先對(duì)某一電載波進(jìn)行調(diào)幅，然后再對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制。

3、什么叫做副載波調(diào)頻—光強(qiáng)調(diào)制？

答：原始的電信號(hào)先對(duì)某一電載波調(diào)頻，然后再對(duì)光源調(diào)制。

4、什么叫做脈沖調(diào)制—光強(qiáng)調(diào)制？

答：首先用原始的模擬信號(hào)對(duì)脈沖副載波進(jìn)行預(yù)調(diào)制，然后再對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。

8、什么叫做調(diào)幅頻分多路技術(shù)？

答：首先將各頻道的視頻基帶信號(hào)對(duì)各自的副載波進(jìn)行殘留邊帶調(diào)幅，組成頻分多路信號(hào)，然后對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。

9、什么叫做調(diào)頻頻分多路技術(shù)？

答：首先是將各頻道的視頻基帶信號(hào)對(duì)各自的副載波進(jìn)行調(diào)頻，組成頻分多路信號(hào)，再對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。

10、什么叫做副載波復(fù)用（SCM）技術(shù)？

答：將數(shù)字視頻基帶信號(hào)對(duì)各自的副載波進(jìn)行調(diào)制（如FSK、PSK、QAM等），組成頻分多路信號(hào)，再對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。

第六章

1、EDFA的工作原理是什么？有哪些應(yīng)用方式？

答：工作原理：在摻鉺光纖(EDF)中，鉺離子(Er3+)有三個(gè)能級(jí)： 能級(jí)1代表基態(tài)，能量最低，能級(jí)2是亞穩(wěn)態(tài)，處于中間能級(jí)，能級(jí)3代表激發(fā)態(tài)，能量最高，當(dāng)泵浦(Pump, 抽運(yùn))光的光子能量等于能級(jí)3和能級(jí)1的能量差時(shí)，鉺離子吸收泵浦光從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)(1→3)。但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，Er3+很快返回到能級(jí)2。如果輸入的信號(hào)光的光子能量等于能級(jí)2和能級(jí)1的能量差，則處于能級(jí)2的Er3+將躍遷到基態(tài)(2→1)，產(chǎn)生受激輻射光，因而信號(hào)光得到放大。由此可見(jiàn)，這種放大是由于泵浦光的能量轉(zhuǎn)換為信號(hào)光的結(jié)果。為提高放大器增益，應(yīng)提高對(duì)泵浦光的吸收，使基態(tài)鉺離子盡可能躍遷到激發(fā)態(tài)。

應(yīng)用方式：線路放大、接收端前路放大、發(fā)射端放大。

3、EDFA的基本種類有哪些？

答：線路放大器、前置放大器、功率放大器。

4、半導(dǎo)體激光放大器的種類有幾種？主要原理分別是什么？

答：FP型（FPA）和行波型（TWA）

FPA：兩端的發(fā)射系數(shù)較高，在兩端面間產(chǎn)生正反饋諧振放大，因此要求輸入信號(hào)與FP腔間有嚴(yán)格的頻率匹配。在略低于閾值電流偏置時(shí)，設(shè)單次通過(guò)的增益為Gs，放大器的內(nèi)增益可達(dá)20~30dB。只有靠近閾值時(shí)才能獲得高增益。由于FPA的高度諧振性，它必然是一個(gè)窄帶放大器。

TWA：雖然也是與FPA一樣的LD芯片構(gòu)成，但其端面反射系數(shù)要低得多。只有當(dāng)端面的反射系數(shù)為零時(shí)才能被稱作行波放大器。而實(shí)際情況下，只能說(shuō)只能說(shuō)工作在接近行波狀態(tài)。

第七章

1、什么是波分復(fù)用系統(tǒng)？

答：為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的頻率不同，可以將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波，在發(fā)送端采用波分復(fù)用器（合波器），將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)，送入一根光纖進(jìn)行傳輸，在接收端再由一波分復(fù)用器（分波器）將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看做互相獨(dú)立，從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。

2、WDM技術(shù)的主要特點(diǎn)是什么？

答：（1）可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加幾倍至幾十倍。

（2）使N個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用起來(lái)在單模光纖中傳輸，在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以大量節(jié)約光纖。另外，對(duì)于早期安裝的芯數(shù)不多的電纜，芯數(shù)較少，利用波分復(fù)用不必對(duì)原有系統(tǒng)作較大的改動(dòng)即可比較方便的進(jìn)行擴(kuò)容。

（3）由于同一光纖中傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，因而可以傳輸特性完全不同的信號(hào)，完成各種電信業(yè)務(wù)信號(hào)的綜合和分離，以及PDH信號(hào)和SDH信號(hào)的綜合與分離。

（4）波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)。一個(gè)WDM系統(tǒng)可以承載多種格式的“業(yè)務(wù)”信號(hào)，ATM、IP或者將來(lái)有可能出現(xiàn)的信號(hào)。WDM系統(tǒng)完成的是透明傳輸，對(duì)于“業(yè)務(wù)”層信號(hào)來(lái)說(shuō)，WDM的每個(gè)波長(zhǎng)就像“虛擬”的光纖一樣。

（5）在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中，是理想的擴(kuò)容手段，也是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段，增加一個(gè)附加波長(zhǎng)即可引入任意想要的新業(yè)務(wù)或新容量。

（6）利用WDM技術(shù)選路來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，從而可能實(shí)現(xiàn)未來(lái)透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。

（7）在國(guó)家骨干網(wǎng)的傳輸中，EDFA的應(yīng)用可以大大減少長(zhǎng)途干線系統(tǒng)SDH中繼器的數(shù)目，從而減少成本。距離越長(zhǎng)，節(jié)省成本就越多。

5、光頻分復(fù)用系統(tǒng)和光波分復(fù)用系統(tǒng)的區(qū)別是什么？

答：在波分復(fù)用系統(tǒng)中，合波器與分波器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)光波的濾波器，它們是在光波波段上將各信道的光波分隔出來(lái)。但是，這種光波的濾波器實(shí)際上做出來(lái)的通帶較寬，因而兩個(gè)光源間的波長(zhǎng)間隔不能靠的太近，所以光波的頻帶利用率較差。

光頻分復(fù)用系統(tǒng)在方案上恰恰避開了上述弱點(diǎn)，不在光波波段上將各信道分開，而在較低的波段上用電的濾波器將各信道分開。顯然，這個(gè)頻段上電的濾波器的選擇性能要較光波器件好得多。因而，在這種復(fù)用系統(tǒng)中相鄰信道的間隔就可取得小。所以，同樣帶寬的光纖就可容納更多的信道。

第八章

1、簡(jiǎn)述什么是光交換？

答：光交換機(jī)中交換的信息是光信息，速率高，能抗電干擾，提供大的帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)透明技術(shù)，便于擴(kuò)展業(yè)務(wù)。很適合于高速、寬帶系統(tǒng)。

2、光交換系統(tǒng)分類有幾種？分別是哪些？

答：3種。空分光交換、時(shí)分光交換和波分光交換。

3、在全光網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)中，為什么要進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換？

答：為了適應(yīng)相應(yīng)波長(zhǎng)的信息傳輸模式，需要把攜帶有信息的一定波長(zhǎng)信號(hào)通過(guò)處理，轉(zhuǎn)載到另外一個(gè)波長(zhǎng)上去。

4、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)主要有哪幾種？

答：光/電/光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)、全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)。

5、什么是光孤子通信？

答：光孤子通信是一種全光非線性通信方案，其基本原理是光纖折射率的非線性效應(yīng)導(dǎo)致對(duì)光脈沖的壓縮，可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡，在一定條件下，光孤子能夠長(zhǎng)距離不變形地在光纖中傳輸。它完全擺脫了光纖色散對(duì)傳輸速率和通信容量的限制，其傳輸容量比當(dāng)今最好的通信系統(tǒng)高出1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，中繼距離可達(dá)幾百公里，它被認(rèn)為是下一代最有發(fā)展前途的傳輸方式之一。

6、什么是相干光通信技術(shù)？

答：在發(fā)送端，采用外光調(diào)制方式將信號(hào)以調(diào)幅、調(diào)相或調(diào)頻的方式調(diào)制到光載波上，再經(jīng)光匹配器送入光纖中傳輸。當(dāng)信號(hào)光傳輸?shù)竭_(dá)接收端時(shí)，首先與一本振光信號(hào)進(jìn)行相干混合，然后由探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)。

第五篇：光纖通信技術(shù)系統(tǒng)組成、運(yùn)用與發(fā)展論文

光纖通信技術(shù)系統(tǒng)組成、運(yùn)用與發(fā)展

光纖通信技術(shù)系統(tǒng)組成、運(yùn)用與發(fā)展

李偉濤

（單位：江蘇正欣和通信發(fā)展有限公司郵編：210008）

[論文摘要]：光纖通信作為現(xiàn)代通信的主要通信方式，在現(xiàn)代通信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖是用二氧化硅為基本原材料制成，利用光波作為信息載體達(dá)到通信的目的，它具有價(jià)格低廉，體積小，重量輕，保密性高，傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下通道擁擠的問(wèn)題，備受業(yè)內(nèi)人士的青睞，在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展非常迅速，正向著更高水平、更高階段發(fā)展，為人們的生活帶來(lái)了更大的方便。

[關(guān)鍵字]：光纖通信組成分類發(fā)展

1、光纖通信系統(tǒng)組成：

光纖通信作為現(xiàn)代通信的主要通信方式，在現(xiàn)代通信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，通信向大容量，長(zhǎng)距離方向發(fā)展是必然趨勢(shì)。光通信是以電通信發(fā)展而來(lái)的，是成熟的電通信技術(shù)與先進(jìn)光子技術(shù)的結(jié)合，是利用光作為信息載體，以二氧化硅為基本原材料來(lái)傳輸攜帶信息的光波達(dá)到通信的目的。其系統(tǒng)組成（如圖1所示）：光發(fā)射機(jī)、光纖與光接受機(jī)組成。

在發(fā)射端，電端機(jī)把模擬信息（如話音）進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)復(fù)用后再去調(diào)制發(fā)射機(jī)中的光源器件，一般是半導(dǎo)體激光器（LD），則光源器件就會(huì)發(fā)出攜帶信息的光波。如當(dāng)數(shù)字信號(hào)為“1”時(shí)，光源器件發(fā)射一個(gè)“傳號(hào)”光脈沖；當(dāng)數(shù)字信號(hào)為“0”時(shí)，光源器件發(fā)射一個(gè)“空號(hào)”（不發(fā)光）。光發(fā)射機(jī)的作用就是進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換把數(shù)字化的電脈沖信號(hào)碼流（如PCM話音信號(hào)）轉(zhuǎn)換成光脈沖信號(hào)碼流并輸入到光纖中進(jìn)行傳輸。光波經(jīng)光纖傳輸后到達(dá)接受端。在接收端，光接收機(jī)把數(shù)字信號(hào)從光波中檢測(cè)出來(lái)送給電端機(jī)，而電端機(jī)解復(fù)后再進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成原來(lái)的模擬信息。光接收機(jī)的作用就是進(jìn)行光/電轉(zhuǎn)換，把數(shù)字電信號(hào)（通信信息）經(jīng)過(guò)放大、均衡后在生出波形整齊的電脈沖信號(hào)，這樣便完成了一次通信全過(guò)程。

2、光纖通信系統(tǒng)的分類與特點(diǎn)：

光纖通信系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)所使用的傳輸信號(hào)形式、傳輸光的波長(zhǎng)和光纖的類型進(jìn)行不同的分類。

2.1按傳輸信號(hào)分類：

通信工程師論文-1-李偉濤

按傳輸信號(hào)的不同，光纖通信系統(tǒng)可以分為：模擬光纖通信系統(tǒng)、數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。

2.1.1模擬光纖通信系統(tǒng)：

模擬光纖通信最主要的優(yōu)點(diǎn)是不需要數(shù)字通信系統(tǒng)中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換，故比較經(jīng)濟(jì)。而且一個(gè)電視信號(hào)如采用數(shù)字通信方式，可不用頻帶壓縮，140Mbit/s的系統(tǒng)只能通一路電視。在目前的技術(shù)情況下，為了在用戶網(wǎng)傳送多路寬帶業(yè)務(wù)（如CATV），采用頻率調(diào)制的頻分多路復(fù)用的模擬光纖通信方式。

2.1.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)：

數(shù)字光纖通信系統(tǒng)是光纖通信的主要通信方式。其優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，使用再生技術(shù)時(shí)噪聲積累少，易于集成以減少設(shè)備的體積和功耗，轉(zhuǎn)接交換方便，利于與計(jì)算機(jī)結(jié)合等。數(shù)字通信的缺點(diǎn)是所占的頻率寬，而光纖的帶寬比金屬傳輸線要寬許多，彌補(bǔ)了數(shù)字通信所占頻帶寬的缺點(diǎn)。采用數(shù)字通信，中繼器采用判決再生技術(shù)，噪聲積累少，是最有利的光纖通信技術(shù)。目前各國(guó)在公用通信網(wǎng)中的長(zhǎng)途干線和市內(nèi)局間中繼線路均紛紛采用數(shù)字光纖通信系統(tǒng)作為主要傳輸方式，以便實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)的數(shù)字化。

2.2按波長(zhǎng)和光纖類型分類：

按波長(zhǎng)和光纖類型分類，光纖通信系統(tǒng)分為四類：(1)、短波長(zhǎng)（0.85μm左右）多模光纖通信系統(tǒng)；（2）、長(zhǎng)波長(zhǎng)（1.31μm）多模光纖通信系統(tǒng)；（3）、長(zhǎng)波長(zhǎng)（1.31μm）單模光纖通信系統(tǒng)；（4）、長(zhǎng)波長(zhǎng)（1.55μm）單模光纖通信系統(tǒng)。

2.3光纖通信的特點(diǎn)：

光纖通信與其他通信手段相比，其特點(diǎn)在于：

2.3.1頻帶寬，通信容量大：

光纖比銅線（明線）或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)與光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性有關(guān)。理論上其一根頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可同時(shí)傳輸100億個(gè)話路，雖目前遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到如此高的傳輸容量，但一根光纖同時(shí)傳輸50萬(wàn)個(gè)話路（40Gbit/s），比同軸電纜、微波等要高出幾千乃至幾十萬(wàn)倍以上。如果加上波分復(fù)用技術(shù)將一根光纖當(dāng)作幾

十、幾百根光纖使用，其通信容量是非常驚人的。

2.3.2損耗低、中繼距離長(zhǎng)：

由于光纖具有極低的衰減系數(shù)現(xiàn)已達(dá)到0.25db/km以下，配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)射機(jī)、光接收設(shè)備以及光放大器，可使其中繼距離達(dá)到數(shù)百、數(shù)千公里，而且降低了通信系統(tǒng)傳輸設(shè)備的成本與復(fù)雜性，減少了許多的人力與物力，這是傳統(tǒng)電纜無(wú)法相比的。

2.3.3無(wú)串音干擾，保密性好：

在電波傳輸?shù)倪^(guò)程中，電磁波的泄露會(huì)造成各傳輸通道的串?dāng)_，而且容易被竊聽(tīng)，保密性差。光波在光纖中傳輸時(shí)只是在其芯區(qū)內(nèi)進(jìn)行，而任何泄露的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收，即使在拐彎處，漏出的光波也十分微弱，哪怕光纜內(nèi)的纖芯數(shù)很多，相鄰信道也不會(huì)出現(xiàn)串音干擾，在光纜的外面，也無(wú)法竊聽(tīng)到光纖中的傳輸信息。

2.3.4 適應(yīng)能力強(qiáng)、體積小、重量輕、便于施工與維護(hù)、原材料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉：光纖通信適應(yīng)能力強(qiáng)，不怕外界強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾、耐腐蝕、可撓性強(qiáng)（彎曲半徑大于250mm時(shí)其性能不受任何影響）等；光纜在施工時(shí)方式靈活、多樣，可直接埋設(shè)、管道布放，水、海底敷設(shè)、架空；制造光纜的原材料來(lái)源豐富，石英光纖的最基本原材料是二氧化硅，在大自然界中幾乎是取之不盡的，因此隨著科技的不斷發(fā)展，光纜價(jià)格將十分的低廉，這也是傳統(tǒng)電纜無(wú)法相比的。

雖然光纖還存在光放大難，電力傳輸困難，纖芯質(zhì)地脆弱，彎曲半徑不宜太小，機(jī)械強(qiáng)度低等一些缺陷，但這些問(wèn)題都不是嚴(yán)重的，隨著科技的發(fā)展這些問(wèn)題將一一獲得解決。

由于光纖通信具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以在通信住干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進(jìn)行工業(yè)監(jiān)控、控制。其保密性能優(yōu)越的特點(diǎn)在軍事領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。

3、光纖通信的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)：

人類社會(huì)已經(jīng)發(fā)展到了信息社會(huì)，聲音、圖象和數(shù)據(jù)等信息的交流量非常大。以往的通信手段已不能滿足人們的需要，而光纖通信以其通信容量大、保密性能高、體積小、重量輕、原材料資源豐富、造價(jià)低廉、施工手段多樣、靈活、方便、無(wú)再生中繼距離長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用領(lǐng)域普及通信、交通、工業(yè)、醫(yī)療、教育、航天航空和計(jì)算機(jī)等各個(gè)行業(yè)，并向著更廣更深的層次發(fā)展。

3.1 光纖在公用電信網(wǎng)間作為傳輸線：由于光纖損耗低、通信容量大、直徑小、重量輕和敷設(shè)容易，所以特別適用于市內(nèi)電話中繼線路及長(zhǎng)途干線線路。

3.2 局域網(wǎng)中的應(yīng)用：這是一種把計(jì)算機(jī)和智能終端通過(guò)光纖連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)工廠、辦公室、家庭自動(dòng)化的局部地區(qū)數(shù)字信息網(wǎng)。

3.3 滿足不同網(wǎng)絡(luò)層面的應(yīng)用：為適應(yīng)光傳送網(wǎng)向更高速率、更大容量、更長(zhǎng)距離方向發(fā)展，光纖通信不同層次網(wǎng)絡(luò)對(duì)光纖要求也不盡相同。在核心網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)層面都得到了廣泛的應(yīng)用。

3.4 應(yīng)用于專網(wǎng)：光纖通信主要應(yīng)用于電力、公路、鐵路、礦山等通信專網(wǎng)，例如電力系統(tǒng)是我國(guó)專網(wǎng)中規(guī)模較大、發(fā)展較為完善的專網(wǎng)。隨著通信網(wǎng)絡(luò)光纖化趨勢(shì)進(jìn)程的加速，我國(guó)電力專用通信網(wǎng)在很多地區(qū)已經(jīng)基本完成了住干線到接入網(wǎng)向光纖過(guò)渡的過(guò)程。目前，電力系統(tǒng)光纖通信承載的業(yè)務(wù)主要有語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、寬帶業(yè)務(wù)和IP等常規(guī)電信業(yè)務(wù)；電力生產(chǎn)專業(yè)業(yè)務(wù)有保護(hù)、安全自動(dòng)裝置和電力市場(chǎng)化所需的寬帶數(shù)據(jù)等。可以說(shuō)，光纖通信已經(jīng)成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行以及電力系統(tǒng)生產(chǎn)生活中不可缺少的一個(gè)重要組成部分。

3.5 作為危險(xiǎn)環(huán)境下的通信線：諸如發(fā)電廠、化工廠、石油庫(kù)等場(chǎng)所，對(duì)于防強(qiáng)電、防腐蝕、防危險(xiǎn)化工產(chǎn)品流散、防火災(zāi)、防爆炸是非常重要的。因?yàn)楣饫w的不導(dǎo)電、不短路等優(yōu)點(diǎn)在這些領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用。

3.6發(fā)展的趨勢(shì)：

3.6.1光纖到戶：現(xiàn)在移動(dòng)通信發(fā)展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕有限等因素，人們依然追求相對(duì)固定終端，希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶。其魅力在于它有極大的帶寬，是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶的成本將大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng)，這使FTTH的實(shí)用化成為可能，其趨勢(shì)將會(huì)得到很大的發(fā)展。

3.6.2全光網(wǎng)絡(luò)：傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處仍用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣摺６饩W(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換，交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不在按比特進(jìn)行，而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性等，并能提供巨大的帶寬、超大的容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)靈活，可隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。雖然全光網(wǎng)絡(luò)具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但并不能獨(dú)立于眾多通信技術(shù)，還要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等融合。目前，它的發(fā)展雖還處于初級(jí)階段，但具有良好的發(fā)展空間。

4、結(jié)語(yǔ)：

光及光纖的應(yīng)用正給人類的生活帶來(lái)深刻的影響與變革,光纖通信是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的領(lǐng)域之一,它的發(fā)展將成為未來(lái)通信發(fā)展的主流。光纖通信系統(tǒng)中存在的一些不足與缺陷，將會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展被一一克服。實(shí)現(xiàn)光纖到戶、全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代將不會(huì)遙遠(yuǎn)了。

參考文獻(xiàn)：

1、喬桂紅主編光纖通信人民郵電出版社2005年5月（4-11）

2、王雷光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)中國(guó)科技信息2006年4月（58-60）

3、吳重慶光通信導(dǎo)論清華大學(xué)出版社2008年

作者簡(jiǎn)介：姓名：李偉濤；性別：男；出生年月：1980年6月；畢業(yè)日期與學(xué)校：2007年1月畢業(yè)江蘇省廣播電視大學(xué)大專（行政管理專業(yè)）；工作單位：江蘇正欣和通信發(fā)展有限公司；職務(wù)職稱：通信助理工程師；通信地址：南京市中山北路26號(hào)新晨國(guó)際大廈17層；郵編：210008；聯(lián)系電話：***。