1977年，美國西屋電氣公司在亞特蘭大成功地進行了世界上第一個光纖通信的現(xiàn)場實驗，系統(tǒng)采用GaAlAs（鎵鋁砷）半導體激光器作光源，多模光纖作傳輸介質，速率為44.736Mbit/s，傳輸110km。使光纖通信向實用化邁出了一步。

　　光纖通信作為現(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，本章將概述國內外光纖通信技術的歷史，現(xiàn)狀和前景。光纖即光導纖維的簡稱。光纖通信是以光為載頻，以光導纖維為傳輸媒質的一種通信方式。光纖與以往的銅導線相比，具有損耗低，頻帶寬，無電磁感應等傳輸特點。因此，人們希望將光纖作為靈活性強，經(jīng)濟的優(yōu)質傳輸介質，廣泛地應用于數(shù)字傳輸方式和圖像通信方式中，這種通信方式在今后非話業(yè)務的發(fā)展中是不可缺少的。

　　由于光纖通信具有一系列優(yōu)異的特點，因此，光纖通信技術近幾年來發(fā)展速度之快，應用面之廣是通信史上罕見的。可以說，這種新興技術，是世界新技術革命的重要標志。又是未來信息社會中各種信息網(wǎng)的主要傳輸工具。光纖與以往的銅導線相比，有本質的區(qū)別，因此，在傳輸理論，制造技術，連接方法，測試方法等方面，基本上都不能采用銅質電纜的理論與方法。

　　（1）光發(fā)信機：光發(fā)信機是實現(xiàn)電/光轉換的光端機。它由光源、驅動器和調制器組成。其功能是將來自于電端機的電信號對光源發(fā)出的光波進行調制，成為已調光波，然后再將已調的光信號耦合到光纖或光纜去傳輸。電端機就是常規(guī)的電子通信設備。

　�。�2）光收信機：光收信機是實現(xiàn)光/電轉換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉變?yōu)殡娦盘�，然后，再將這微弱的電信號經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。

　�。�3）光纖或光纜：光纖或光纜構成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調光信號，經(jīng)過光纖或光纜的遠距離傳輸后，耦合到收信端的光檢測器上去，完成傳送信息任務。

　�。�4）中繼器：中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖近行政性。

　�。�5）光纖連接器、耦合器等無源器件：由于光纖或光纜的長度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存

　　在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。

　　目前實用的光纖通信系統(tǒng)都采用直接檢波系統(tǒng)。直接檢波系統(tǒng)就是在發(fā)送端直接把信號調制到光波上，而在接收端用光電檢波管直接把被調治的光波檢波為原信號的系統(tǒng)。電端機就是一般電信號設備，例如載波機或電視圖象發(fā)送與接受設備等。光端機則是把電信號轉變?yōu)楣庑盘枺òl(fā)送光端機），或把光信號轉變?yōu)殡娦盘枺ń邮展舛藱C）的設備。發(fā)送光端機的作用是將發(fā)送的電信號進行處理，加在半導體激光器上，使電信號調制光波，然后將此已調制光波送入光導纖維。已調制光波經(jīng)光導纖維傳送至接收光端機的半導體光電管上檢波。檢波后得到的電信號經(jīng)過適當處理再送接受電端機，然后按一般電信號處理。這就是整個光纖通信的過程。這個過程和一般無線電通信過程是十分相似的。當然光線通信的空間傳輸手段是光導纖維，這與一般無線電通信在空間傳輸電波的情況是不同的。

　　直接檢波系統(tǒng)的基本優(yōu)點是構成簡單，就當前光波技術水平來講現(xiàn)實可行。同時由于光波頻率極高，在這樣系統(tǒng)上傳送上萬路電話，幾十路電視并不困難，完全可以滿足目前通信的需要。因此直接檢波系統(tǒng)是光纖通信當前較多采用的形式。

光纖通信系統(tǒng)的組成

　　1、按波長分類：

　　短波長光纖通信系統(tǒng)，工作波長在0.8~0.9μm范圍，典型值為0.85μm，這種系統(tǒng)的中繼間距離較短，目前使用較少。

　　長波長光纖通信系統(tǒng)，工作波長在1.0~1.6μm范圍，通常采用1.3μm~1.5μm兩種波長。這類系統(tǒng)的中繼距離較長，尤其是采用1.5μm零色散位移的單模光纖時，140Mbit/s系統(tǒng)的中繼距離可達到100Km。

　　超長波長光纖通信系統(tǒng)，采用非石英光纖，例如鹵化物光纖，工作波長大于2μm時，衰減為10-2~10-5dB/Km，可實現(xiàn)1000Km無中繼傳輸。

　　2、按光纖的模式分類

　　多模光纖通信系統(tǒng)，采用石英多模梯度光纖作為傳輸線路，因傳輸頻率受限制，一般應用于140Mbit/s以下的系統(tǒng)。

　　單模光纖通信系統(tǒng)，采用石英單模光纖作為傳輸線，傳輸容量大，距離長。目前建設的光纖通信系統(tǒng)都是這一類型的。

　　3、按光纖的傳輸型號分類

　　光纖模擬通信系統(tǒng)，它是用模擬信號直接對光源進行強度調制的系統(tǒng)。

　　光纖數(shù)字系統(tǒng)，它是用PCM數(shù)字電信號直接對光源進行強度調制的系統(tǒng)，其通信距離長，傳輸質量高，是被廣泛采用的系統(tǒng)。

　　4、按傳輸速率分類

　　低速光纖通信系統(tǒng)，一般傳輸信號速率為2Mbit/S或8Mbit/S。

　　高速光纖通信系統(tǒng)，它的傳輸信號速率為34Mbit/S、140Mbit/S以上的系統(tǒng)。有時把速率等于140Mbit/S和高于140Mbit/S的系統(tǒng)才稱為高速通信系統(tǒng)。如1.5G/S,2.5G/S等。

　　5、按應用范圍分類

　　公用光纖通信系統(tǒng)，電信部門應用的光纖通信系統(tǒng)稱為公用光纖通信系統(tǒng)，它包括光纖市話中繼通信系統(tǒng)，光纖長途通信系統(tǒng)，光纖用戶環(huán)路通信系統(tǒng)等。

　　專用光纖通信系統(tǒng)，指電信部門以外的各部門應用的光纖通信系統(tǒng)，例如電力、鐵路、交通、石油、廣播、銀行、軍事等應用的部門，統(tǒng)稱為專用光纖通信系統(tǒng)。

　　光纖通信經(jīng)過30多年的發(fā)展，經(jīng)歷了五個發(fā)展階段，其中有三代光纖通信系統(tǒng)由試驗研究已進入了實用階段。

　　1、第一代光纖通信系統(tǒng)

　　1978年，第一代光纖通信系統(tǒng)，即0.85um多模光纖通信系統(tǒng)，正式投入商用，光源為半導體激光器（LD）或發(fā)光二極管（LED），工作波長λ=0.85μm，該光纖通信系統(tǒng)稱為短波通信系統(tǒng)。比特率為20Mb/s~100Mb/s，最大中繼距離為10Km，最大容量約為500（MB/S）Km。

　　2、第二代光纖通信系統(tǒng)

　　20世紀80年代初，第二代早期多模光纖通信系統(tǒng)（1.3um）多模光纖通信系統(tǒng)問世。光源為半導體激光器，工作波長λ＝1.3μm，該波段為石英系光纖第二代低損耗窗口，有較低的損耗和色散。信道均為均勻多模光纖。由于多模光纖的橫向色散，故該早期多模光纖的比特限制在100Mb/S以下。隨著光纖由多模光纖發(fā)展到單模光纖，單模光纖比多模光纖的色散系數(shù)更低，損耗更小，因此，采用單模光纖則可進一步提高中繼距離。1981年，英國貝爾實驗室演示了一個單模光纖通信系統(tǒng)，其傳輸距離為44Km，傳輸速率為2Gb/s，并且很快引入到商業(yè)系統(tǒng)。1987年第二代單模光纖通信系統(tǒng)（1.3μm）引入到商業(yè)系統(tǒng)，速率為1.7 Gb/s，中繼距離為50Km左右。

　　3、第三代光纖通信系統(tǒng)

　　1990年，第三代光纖通信系統(tǒng)已能商業(yè)應用，光源為銦鐌砷磷半導體激光器，單模光纖工作波長為1.55um，稱為長波系統(tǒng)。1979年其損耗達到0.2dB/Km，是石英光纖的第三個低損耗工作窗口，由于在1.55um處，光纖的色散較高，損耗較小，終于在1990年第三代光纖通信系統(tǒng)引入商業(yè)系統(tǒng)。傳輸速率在2.4~2.5Gb/S，中繼距離可達100Km左右。另外，最近幾年，又將1.30um和1.55um合用，即單模光纖具有二個工作波長窗口，因此傳輸速率可達到10Gb/S,傳輸距離為100－200Km左右

　　4、第四代光纖通信系統(tǒng)

　　此代通信系統(tǒng)又稱相干光纖通信系統(tǒng)，它是利用激光的相干性，將無線通信中采用的“外差”或“容差”接收和先進的調幅鍵控制，相移鍵控制，頻移鍵控制等應用到光纖通信系統(tǒng)中，相干光纖系統(tǒng)已在實驗室中得到成功，可用于長途骨干和綜合業(yè)務的數(shù)字網(wǎng)，日本已在1990年實現(xiàn)了2223KM的中繼距離。

　　5、第五代光纖通信系統(tǒng)

　　該代又稱光弧子通信系統(tǒng)，它是利用光纖的非線性進行超大容量，超常距離的通信方式。光弧子（Soli ton），又稱光弧粒子，它是一種特殊的波，在經(jīng)過長距離傳輸后，仍保持波形不失真，而且，，即使兩側光弧子波相互碰撞后，依然保持各自原來的形狀不變�；∽拥母拍睿紫仍诹黧w力學中提到，早在1834年，英國一個科學家拉塞耳，發(fā)現(xiàn)一艘船在狹窄的蘇格蘭運河中快速行進，當突然停止時，船頭發(fā)現(xiàn)了一股水柱滾滾向前，水柱形狀不變，當它和其它幅度較低速度的波相遇時，這個波可以不失真地穿過。于是，它首先引進了弧子這個概念來描述這個現(xiàn)象。

　　光弧子是一種非常窄，并具有很強地光脈沖。光弧子的存在是光纖速度色和自位調制平衡的結果，它的產(chǎn)生是由于在單模光纖中，當光的強度增加到一定程度時，將出現(xiàn)非線性效應。光弧子脈沖很窄，達0.2ps，因此，可實現(xiàn)大容量長距離的通信。

　　先后由美國、英國、日本等國家試驗，到1995年試驗可以達到8100Km(20Gb/S)、40Gb/S，可達5000Km。

　　光弧子通信是一種潛在應用前景的傳輸方式，能否迅速實現(xiàn)商業(yè)化，取決于技術發(fā)展和市場的需求及其經(jīng)濟性。

　　全光交換機、微型光纖等也相繼在研究和試驗中。

　　30余年來，光纖通信獲得了迅猛地發(fā)展，對通信技術產(chǎn)生了深遠影響，光纖通信技術已成為信息社會的支柱，已成為信息“高速公路”的骨干網(wǎng)，是用戶、接入網(wǎng)及今后世界通信發(fā)展的主體。目前，光纖技術，大量的理論研究正在研究中，未來前景可觀，可以講是通信領域的第二次革命。