光纤通信技术的特点和发展前景综述

光纤通信技术的特点和发展前景综述

一，光纤通信技术

光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。

光纤通信在技术功能构成上主要分为：(1)信号的发射；(2)信号的合波；(3)信号的传输和放大；(4)信号的分离；(5)信号的接收。

二，光纤通信的特点

(1)频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量，特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2) 损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样

的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。

(3) 抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特别适合于军事应用。

(4)无串音干扰，保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。

三，光纤通信技术发展的以及前景

1，光纤通信的发展

光纤通信的发展史虽然只有二三十年，但由于它无比的优越性，使它成为了现代化通信网络中最为重要的传输媒介。总体来说，光纤通信的发展大致分为4个阶段。

第一阶段（1966——1976年）是冲基础研究到商业应用的开发时期。这个时期中，出现了短波长（850nm）低速率（34或45Mb/s）多模光纤通信系统，无中继传输距离约为10km。

第二阶段（1976——1986年）是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标的

大力推广应用的大发展时期。在这个时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长（850nm）发展到长波（1310nm和1550nm），实现了工作波长为1310nm，传输速率为140—565Mb/s的单模光纤通信系统，无中继传输距离为50到100km。第三阶段（1986——1996年）是以超大容量超长距离为目标，全面深入开展新技术研究的事情。在这个时期，出现了1550nm色散位移单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.5-10Gb/s，无中继传输距离可达100—150km，实验室可以达到更高水平。

第四阶段（1996年至今）是采用光放大器，波分复用光纤通信系统的超长距离的光弧子通信系统的时期。

具体来讲国外的发展状况：

20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400dB以上。1966年英国标准电信研究所高锟及Hockham从理论上预言光纤损耗可降至20dB/km以下。日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100dB/km。1970年康宁公司（Corning）采用“粉末法”先后获得了损耗低于20dB/km和4dB/km的低损耗石英光纤。1974年贝尔实验室（Bell）采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55µm处的损耗已经降到0.2dB/km，这一数值已经十分接近由Rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。

国内光纤通信的发展：

1963年开始光通信的研究。1977年，第一根短波长(0.85mm)阶跃型石英光纤问世，损耗为300dB/km。1978年，阶跃光纤的衰减降至5dB/km。研制出短波长多模梯度光纤，即G.651光纤。1979年，研制出多模长波长光纤，衰减为1dB/km。建成5.7 km、8Mb/s光通信系统试验段。1980年 1300nm窗口衰减降至0.48dB/km，1550nm窗口衰减为0.29dB/km。1981年多模光纤活动连接器进入实用。1984年武汉、天津34Mb/s市话中继光传输系统工程建成(多模)。1990年，研制出G.652标准单模光纤，最小衰减达0.35dB/km。1992年降至0.26dB/km。2，光纤通信的发展前景

（1）新一代光纤：随着社会发展的需要已经出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤（G.655）和全波光纤。

（2）超高速系统：传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用（TDM）方式进行，而如今要满足社会发展需要，光纤通信应该按照光的时分复用方式进行。

（3）超大容量WDM系统：如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一路光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。

（4）全光网络：WDM波分复用技术的实用化，提供了利用光纤带宽的有效途径，使大容量光纤传输技术取得了突破性进展。点到点之间的光纤传输容量的提高，为高速大容量宽带综合业务网的传输提供了有效途径，而传输容量的飞速增长对现存看交换系统的发展产生了压力。全光网络是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。因为在整个传输过程中没有电的处理，所以PDH、SDH、ATM等各种传送方式均可使用，提高了网络资源的利用率。

四，结束语

光纤通信的应用给人们带来了一场信息的革命。是整个社会进入了一个信息高速发展的时代。而光纤通信带给我们的不仅仅是高速，还有更为客观的前景，它将带给我们无尽的方便。电话网络系统，电视网络系统和计算机网络系统在不远的未来，即将由光纤通信的发展而更好的结合，那将是光纤通信给人们带来的第二次震撼。

从光纤通信问世到现在，光传输的速率以指数增长，光传输的速率在过去的10年中大约提高了100倍。层出不穷的光通信新技术将成为市场复苏的源泉，而人类对通信容量的无止境需求将是市场恢复的原动力。随着光通信技术进一步发展，必将对21世纪通信行业的进步，乃至整个社会经济的发展产生巨大影响。

通过本次光纤通信技术的学习，我初步了解了光纤通信的发展历程：从我国的高锟博士提出光纤传输的相关理论，到以日本、美国为首的发达国家生产出各种类型的光纤，再到光纤产业的形成经历了一个比较短的过程。在光纤的发展过程中分为两个方向：一个是光纤通信；另一个就是光纤传感。光纤通信主要是利用光纤传输信息的可靠性，大容量性为主，而光纤传感主要利用了光纤的一些优缺点。

同时，我也进一步了解了光纤通信的工作原理、优缺点、以及光纤技术在现