光纤通信论文

公选课课程论文

(2011 -2012 学年第一学期)

课程论文题目：光纤通信的现状与发展

学生：张瑞纯

提交日期：2011年12月29日学生签名：

班中编号

17

学院管理学院学号3110005475

专业班级

10财务管理4班

评分依据1、雷同或抄袭

2、论文格式

3、方案及选题

4、切题情况

5、逻辑结构及条理

6、论文引注情况

7、文献综合概括能力

8、联系专业实际

□无□雷同□抄袭□其它

□满足□较好□一般□不满足

□很好□较好□一般□较差

□切题□较切题□一般□偏题

□很好□较好□一般□较差

□很好□较好□一般□较差

□很好□较好□一般□较差

□很好□较好□一般□无联系

成绩评定

课程名称光纤通信的现状与发展任课教师江秀娟

光纤通信的现状与发展

张瑞纯

摘要：光纤通信是一种最新的通信技术，它以特有的原理传输信息，英籍华人高锟提出用光传输信号。人们进行光波导的研究，并且提出用玻璃代替铜线。光纤通信的发明大大造福了世界。现在人们追求超高速度、超大容量和超长距离传输，并且未来的光纤通信也朝着全光网络与塑料光纤发展。光纤通信对物流专业也有着举足轻重的作用。

关键字：光纤通信；光导纤维；全光网络；塑料光纤

光纤通信的现状与发展

光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重大革命。

光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息，而以光纤作为传输介质实现信息传输，达到通信目的的一种最新通信技术。

它首先要在发射端将需传送的电话、电报、图像和数据信息进行光电转换，即将电信号变成光信号，再经过光纤传输到接收端，接收端将收到的光信号转变成电信号，最后还原成原信号。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。

1880年，贝尔发明了“光话”。他以日光为光源，大气为传输媒质，传输距离是200m。这标志着现代光通信的开始。他建立了自己的理论，但由于没有可靠、高强度的光源和没有稳定、低损耗的传输媒质，贝尔的“光话”始终没有走上实用化阶段。由于以上所说的两个障碍，光通信的研究一度沉寂。

1960年，第一台相干振荡光源——红宝石激光器问世，激起了世界性的光通信研究热潮。1962年半导体激光器的出现给实用化通信光源带来了希望。1970年，

首次研究出在室温下连续工作的双异质结半导体激光器，为使用化的通信光源奠定了基础。

在研究光通信光源的同时，人们进行了各种光波导的研究，其中包括了光导纤维。虽然光导纤维以内部全反射限制光波的传输原理早为人知，并且已经应用在医学上。但在当时作为光导纤维材料的石英玻璃损耗很大。这个问题在早期一直没有得到解决，所以没有办法应用在作为光通信传输媒质。

1966年，英籍华人高锟提出了用玻璃代替铜线的大胆设想：利用玻璃清澈、透明的性质，使用光来传送信号。他当时的出发点是想改善传统的通讯系统，它传输的信息量更多、速度更快。对这个设想，许多人都认为匪夷所思，甚至认为高锟神经有问题。但高锟经过理论研究，充分论证了光导纤维的可行性。不过，他为寻找那种“没有杂质的玻璃”也费尽周折。后来，他发明了石英玻璃，制造出世界上第一根光导纤维，使科学界大为震惊。

因为他在光纤领域的杰出贡献，人们称他为“光纤之父”。美国耶鲁大学校长在授予他“荣誉科学博士学位”的仪式上说：“你的发明改变了世界通讯模式，为信息高速公路奠下基石”。

高锟的发明不仅有效解决了信息长距离传输的问题，而且还极大地提高了效率并降低了成本。例如，同样一对线路，光纤的信息传输容量是金属线路的成千上万倍。

诺贝尔奖评委会这样描述说：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据传递向每一个方向，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”由此我们可以得知光纤通信对现代人说多么重要。

光纤通信技术发展到今天，已经是相当成熟了，其应用遍布世界各地。

对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

(1) 超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量,在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛,目前1.6Tbit/的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术,与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率

来提高传输容量,其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。

仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限,可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用(PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散

管理分布的要求,且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。

（2）全光网络，就是指上、下载的业务信号及交换过程均以光波的形式进行，而没有任何的光电及电光转换，全部过程都在光域范围内完成。电光转换与光电转换仅仅存在于信源端(发送端)和接收端。

全光网络的组成，主要包括具有优良传输特性的光纤光缆、光复用器、光放大器、光上下复用器、光交叉连接器以及光交换设备等。

从当前的光纤通信网向全光网络转变时，光网络中有两个重要的发展趋势。第一个趋势是光层的插入灵活性，从丰富的静态信道的点到点的网络向按需即时原则提供动态端到端的智能型网络转变。

概括起来，迈向全光网络要实现以下几个重要转变。

1. 从静态到动态、从死板到灵活的信息流管理的转变；

2. 从电到光的转变；

3. 从不透明到透明的光子开关的转变；

4. 从管理到控制的转变。

除了以上提到的，塑料光纤也是非常值得关注的。过去由于塑料光纤的衰减太大、带宽太窄而没有考虑用于通信。近年来，通过日本、美国和欧洲一些国家的研究开发，降低了塑料光纤的的衰减、增大了带宽，使它用于短距离的接入网成为可能。

塑料光纤最主要的优点是成本低、易于加工、重量轻、可挠性好、芯径和数值孔径都比较大，耦合效率较高，对施工和维护都比较方便。

目前，塑料光纤大都用在短波长，GI结构。据报道，日本和美国研制出100m 上可以达到吉比特级。目前其市场正逐步上升，年增长率约为20％，这很值得注意。

当今时代，以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术已构成了今天的光纤通信研究热点，在未来的一段时间里，人们将继续研究和建设各种先进的光网络，并在验证有关新概念和新方案的同时，对下一代光传送网的关键技术进行更全面、更深入地研究。

从技术发展趋势角度来看，WDM技术将朝着更多的信道数、更高的信道速率和更密的信道间隔的方向发展。从应用角度看，光网络则朝着面向IP互联网、能融入更多业务、能进行灵活的资源配置和生存性更强的方向发展，尤其是为了与近期需求相适应，光通信技术在基本实现了超高速、长距离、大容量的传送功能的基础上，将朝着智能化的传送功能发展。