第一篇：光纖通信發展現狀

摘要：波分復用（WDM，WTBX Wavelength Division Multiplexing）、光纖接入網和全光網技術是當前發展較快的幾項光纖通信技術，其中波分復用技術是在一根光纖上同時利用多個波長進行傳輸，發展前景很好。光纖用戶接入網的發展將加速光纖到戶的實現。全光網目前存在一些需要解決的技術問題，美國、日本和歐洲一些國家已建立全光網試驗網。目前使用最多的G652單模光纖的缺陷限制了其進一步發展，G653色散位移光纖由于四波混頻效應不適于在波分復用系統上的應用。G655非零色散位移單模光纖有較好的發展前景。用戶光纜具有芯數多，采用帶狀結構和塑料光纖等特點。

關鍵詞：光纖通信 波分復用 光纖接入網 全光網

一、發展較快的幾項光纖通信技術

1.波分復用技術

光纖通信的多路復用技術，一開始是采用原來銅纜沿用的PCM脈沖編碼調制方式，把模擬信號變換為數字信號，再應用時分多路（TDM，WTBX Time Division Multiplexing）技術組成一次群即基群2Mbit/s）、二次群（8Mbit/s）、三次群（34Mbit/s）和四次群（140Mbit/s)等，這種系列被稱為準同步數字系列（PDH，WTBX Plesiochronous Digital Hierarchy）。各國現有的PDH有三種系列，互不兼容，而且沒有統一的標準接口規范，各個廠家生產的設備不能互通，另外還存在上下電路困難等問題。后來改用新的同步數字系列（SDH，WTBX Sychronous Digital Hierarchy）,即STM--1（155Mbit/s），STM--4（622Mbit/s）和STM--16（2.5Gbit/s）等。SDH所采用的復用技術，仍然屬于TDM技術。

目前，SDH系列在國內外已大量使用，我國干線上主要使用STM--16，相當于可復用3萬多個話路。高于2.5Gbit/s以至更高速率的研究工作已在我國和其他許多國家展開，其間碰到的最大問題是光纖色散的限制，而要克服這些限制在技術上、成本上都十分困難。因此，當前實際應用的大都只限于2.5Gbit/s，不超過10Gbit/s的傳輸速率。

近年來，WDM技術的進展，為光纖通信的發展開辟了另一個十分廣闊的前景。WDM是在一根光纖上同時利用多個波長進行傳輸的技術。比如，目前我國開發的在一根光纖上同時傳送8個波長系統，每個波長的速率可達2.5Gbit/s，即所謂8×2.5Gbit/s系統。這樣，一根光纖的總速率可達20Gbit/s。若每個波長的速率為10Gbit/s，則一根光纖的總速率就可達80Gbit/s。這將大量節省光纖的數量。最近我國正在全國長途骨干光纜網上進行升級改造，也就是利用WDM 8×2.5Gbit/s光傳輸系統使一對光纖可同時傳送24萬路電話或2400套電視節目。據報道，國外已出現206個波長的WDM系統試驗樣機。可見WDM技術的發展前景很好。

WDM技術的發展，不但大量節省光纖數目和以后擴容的工程費用，而且在長途干線上還可以大量節省摻鉺光纖放大器(EDFA，Er--Doped Fiber Amplifier）的數目。因為目前摻鉺光纖放大的帶寬達30nm，足以使多個波長一起得到放大增益，不必每個波長配置單獨的摻鉺光纖放大器。當波長更多時，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寬度從原來的30nm加大到80nm的研究，其意義將更大。

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

十多年來，由于各種通信業務的迅猛發展，對通信容量的需求急劇增加，光纖干線的建設應運而起，各國先后建成全國的光纜骨干網。隨后出現的問題是用戶接入網仍保留著舊的銅纜網，不能適應發展需要，必須加以改造。改造的方案很多，首先考慮到的是開發利用銅纜的潛力，進一步提高其帶寬來滿足一定時期的需要，然后再過渡到光纜。比如，當前不少國家都在采用的線對增容系統、高比特率數字用戶環路（HDSL，High—Bit--Rate Digital Subscriber Loop）、不對稱數字用戶環路（ADSL，Asymmetric Digital Subscriber Loop）、混合光纖與同軸電纜系統（HFC，WTBX Hybrid Fiber and coaxial Cable）等等都屬于一些過渡性措施，應用廣泛。

近年來，Internet的崛起大大超出人們原來的估計，目前它的年增長率已達300％，形成爆炸性的增長，并促使電信、計算機、有線電視等技術的融合，走向三網合一。三網合一意味著數據、話音、視像等各種業務都綜合起來進行傳送。這種綜合必將大大促進在接入網中大量使用光纖，促進光纖用戶接入網的發展，加速光纖到戶(FTTH，Fiber to the Home）的實現。

在實現光纖到戶前，首先采用交換式數字圖像(SDV，WTBX Switched Digital Video）系統是一種較好的方案。數字圖像系統由一個以光源光網絡(PON，WTBX Passive Optical Network）為基礎的數字光纖到路邊(FTTC，WTBX Fiber to the Curb）系統與一個單向的混合光纖與同軸電纜有線電視系統疊加而成。數字圖像系統主干傳輸部分采用共纜分纖的空分復用(SDM，WTBX Space Division Multiplexing)方式分別傳送雙向數字信號和單向模擬視像信號。上述兩種信號由設置于路邊的光網絡單元(ONU，WTBX Optical Network Unit）分別恢復成各自的基帶信號，其中語音信號經雙絞線送往用戶，數字和模擬視像信號經同軸電纜送往用戶。光網絡單元由同軸電纜負責供電。數字圖像技術的優點是數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題，能較可靠地傳送電信業務，對已有的混合光纖與同軸電纜網不必加以改造。因此，采用數字圖像技術作為實現光纖到戶前的過渡方案是可行的。

3.全光網技術

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

建立全光網的設想很早就提出來了，但困難很多，最關鍵的技術問題是解決光信號在傳輸過程中的損耗和光的交換問題。80年代出現了光纖放大器以后，研究工作的進展就比較快了。目前，光的交換技術研究也有了很大的進展，其中進展較快、較實際的是基于WDM技術的全光網。

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個波長是比較方便的。

光路交換可以有：針對光纖在不同空間位置的空分交換方式；控制不同時延進行的時分交換方式；轉換不同波長/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，美國、歐洲、日本等一些國家已先后建立全光網的現場試驗。比如美國組成的多波長全光通信試驗網（MONET），泛歐光纖傳輸迭加網（PHOTON）等，其中還用到一些光器件，如光的交叉連接器(OXC，Optical Cross Connector）；波長路由器（Wavelength Router）、波長轉換器（Wavelength Convertor）、插分復接/分接復用器(ADM，Add--Drop Multiplexer--Demultiplexer）等。當波分復用系統的光纖進入本局的插分復接/分接復用器后，可以讓部分波長從中分出，其它波長則直通；分出的部分波長負載上的信號進入本局，而由本局引出的信號荷載于同樣波長進入插分復接/分接復用器。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的不斷完善，全光網技術也將日趨成熟。

二、光纖光纜發展的一些動向

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在1 310nm附近，但這個波長的衰減大，而在1 550nm處波長的衰減最小，但是其色散系數又很大（可達20ps/(km·nm)），因此限制了這種光纖的進一步發展。

G653色散位移光纖把零色散波長移到1 550 nm附近，但由于其色散過小時，又會因非線性現象產生的新波長引起四波混頻（Four--Wave Mixing Efficiency）效應使傳輸信號減弱，同時產生串音，這就限制了這種光纖在波分復用系統上的應用。

G655非零色散位移單模光纖的衰減小，在1 530～1 565nm間的色散系數為0.1～6.0ps/(km·nm)，可以避免出現四波混頻效應，而色散系數值也不大，較適合波分復用系統的發展需要，估計這種光纖有較好的發展前景。為了盡可能減少非線性效應的影響，G.655光纖正趨向于開發大面積光纖，或稱為大有效面積非零色散位移單模光纖（LEAF）。

2.接入網用光纜的特點

與長途干線光纜相比，用戶接入網的用戶平均距離比較短，傳送信號的速率較低，用戶分散，用戶系統的成本要低，施工和維護工作要方便。因此，用戶光纜的結構應具有一些特殊性。

(1)芯數多

每根光纜所需的芯數要根據用戶分布情況、用戶密度大小、用戶的性質、城市的發展規劃和光纜所處的位置而異。目前，日本首先提出要在2010年實現光纖到戶，考慮的光纜芯數多達1 000～4 000芯的；其它一些發達國家，多考慮首先發展光纖到路邊，所提出的用戶光纜容量超過千芯的結構不多，大都在幾百芯以內。

(2)帶狀結構

當接入網用光纜當芯數較少或用于室內配線時，多采用松套束管式或光纖帶疊層嵌入松套管式；當芯數較多或用于饋線的時，則一般采用帶狀結構。這是由于帶狀光纖光纜作為大芯數光纜時，光纖的結構緊湊、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。

當采用骨架或U形帶狀結構成纜時，可采用S－Z絞，以便于在施工、維護中取出光纖帶。

不少國家主張接入網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行包扎，以便于施工、維護工作。

(3)塑料光纖

過去由于塑料光纖的衰減太大、帶寬太窄而沒有考慮用于通信。近年來，通過日本、美國和歐洲一些國家的研究開發，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成為可能。

塑料光纖最主要的優點是成本低、易于加工、重量輕、可撓性好、芯徑和數值孔徑都比較大，耦合效率較高，對施工和維護都比較方便。

目前，塑料光纖大都用在短波長，GI結構。據報道，日本和美國研制出的塑料光纖在100m上可以達到吉比特級。目前其市場正逐步上升，年增長率約為20％，這很值得注意。

第二篇：光纖通信系統的發展與現狀

光纖通信系統的發展與現狀

通信科學的發展歷史悠久。近代通信技術分為電通信和光通信兩類。電通信又分為有線通信和無線通信，是兩種相當成熟的技術。通信技術發展過程中，圍繞著增加信息傳輸的速率和距離，提高通信系統的有效性、可靠性和經濟性方面進行了許多工作，取得了卓越的成就。光通信技術則是當代通信技術發展的最新成就，已成為現代通信系統的基石。

從廣義的概念上說，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古時代，那時大部分文明社會已經用煙火信號傳遞單個信息，至18世紀末通過信號燈、旗幟和其他信號裝置進行通信的類似方法已基本走到盡頭。1792年，根據克勞特查普的建議，采用中繼器使機械代碼信號傳送很長距離（約100km）。這種光通信系統速度很慢，其有效速率B<1b/s。

19世紀30年代電報的出現用電取代了光，開始了電信時代，利用新的代碼技術，速率增加到3～10 b/s，采用中繼站后允許進行長距離（約1000km）通信，1866年，第一條越洋電報電纜系統投入運營。電報也基本上使用數字法。1876年電話的發明引起了本質的變化，電信號通過連續變化電流的模擬形式傳送，這種模擬電通信技術支配了通信系統達100年左右。

20世紀全球電話網的發展導致了電通信系統許多改進，使用同軸電纜代替雙絞線大大提高了系統容量。第一代同軸電纜系統在1940年投入使用，是一個3MHz的系統，能夠傳輸300路音頻信號或1路視頻信號，這種系統的帶寬受到與頻率相關的電纜損耗的影響，頻率超過100MHz時，損耗迅速增加，這種限制導致了微波通信系統的發展。在微波系統中，利用1～10GHz的電磁波及合適的調制技術傳遞信號。最早的微波系統中，利用1～10GHz的電磁波及合適的調制技術傳遞信號。最早的微波系統工作于4GHz，1948年投入運營，從此以后，同軸和微波系統都得到了很大的發展，并都能工作于約100Mb/s。最先進的同軸系統于1975年投入運營，其速率達274Mb/s，但中繼距離短（約1km），系統成本高。微波通通信系統速率亦受到載波頻率的限制。

緊隨研究與發展的步伐，經過許多現場試驗后，于1978年工作于0.8μm的第一代光波系統正式投入商業應用，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，投資和維護費用低，是工程和商業運營的追求目標。

在1970年時人們就認識到，使光波系統工作于1.3μm時，損耗<1.0dB/km，且有最低色散，可大大增加中繼距離，這推動了全世界努力發展1.3μm的InGaAs半導體激光器和檢測器。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問世，其中繼距離超過了20km，但由于多模光纖的模間色散，早期的系統的比特率限制在100Mb/s以下。采用單模光纖能克服這種限制，一個實驗室于1981年演示了比特率為2Gb/s，傳輸距離為44km的單模光波實驗系統，并很快引入商業系統，至1987年1.3μm單模第二代光波系統開始投入商業運營，其比特率高達1.7Gb/s，中繼距離約50km。第二代光波系統中繼距離受到1.3μm附近光纖損耗（典型值為0.5dB/km）限制。理論研究發現，石英光纖最低損耗在1.55μm附近，實驗技術上于1979年就達到了0.2dB/km的低損耗。然而由于1.55μm處高的光纖色散，而當時多縱模同時振蕩的常規InGnAsP半導體激光器的譜展寬問題尚未解決，這兩個因素，推遲了第三代光波系統的問世。后來的研究發現，色散問題可以通過使用設計在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克服。在80年代這兩種技術都得到了發展，1985年的傳輸試驗顯示，其比

特率達到4Gb/s，中繼距離超過100km。至1990年，工作于2.4 Gb/s，1.55μm的第三代光波系統已能提供通信商業業務。這樣的第三代光波系統，通過精心設計激光器和光接收機，其比特率能超過10Gb/s。后來，10Gb/s的光波系統在一些國家得到了重點發展。

第四代光波系統以采用光放大器（OA）增加中繼距離和采用頻分與波分復用（FDM與WDM）增加比特率為特征，這種系統有時采用零差或外差方案，稱為相干廣播通信系統，在80年代在全世界得到了發展。在一次試驗中利用星型耦合器實現100路622Mb/s數據復用，傳輸距離50km，其信道間串擾可以忽略。在另一次試驗中，單信道速率2.5Gb/s，不用再生器，光纖損耗用光纖放大器（EDFA）補償，放大器間距為80km，傳輸距離達2232km。光波系統采用相干檢測技術并不是使用EDFA的先決條件。有的實驗室曾使用常規非相干技術，實現了2.5Gb/s，4500km和10Gb/s，1500km的數據傳輸。另一實驗曾使用循環回路實現了

2.4Gb/s，2100km和5Gb/s，14000km數據傳輸。90年代初期光纖放大器的問世引起了光纖通信領域的重大變革。

第五代光波通信系統的研究與發展經歷了近20年歷程，已取得突破性進展。它基于光纖非線性壓縮抵消光纖色散展寬的新概念產生光孤子，實現光脈沖信號保形傳輸，雖然這種基本思想1973年就已提出，但直到1988年才由貝爾實驗室采用受激喇曼散射增益補充光纖損耗，將數據傳輸了4000km，次年又將傳輸距離延長到6000km。EDFA用于光孤子放大開始于1989年，它在工程實際中有更大的優點，自那以后，國際上一些著名實驗室紛紛開始驗證通信作為高速長距離通信的巨大潛力。1990——1992年在美國與英國的實驗室，采用循環回路曾將2.5與5Gb/s的數據傳輸 km。1995年，法國的實驗室則將20Gb/s的數據 km，中繼距離達140km。1995年線形試驗也將20Gb/s的數據傳輸8100km，40Gb/s傳輸5000km。線形光孤子系統的現場試驗也在日本東京周圍的城域網中進行，分別將10Gb/s與20Gb/s的數據傳輸了2500km與1000km。1994年和1995年80Gb/s和160Gb/s的高速數據也分別傳輸500km和200km。

光波通信技術得到巨大發展，現在世界通信業務的60%需經光纖傳輸，至本世紀末將達85%。隨著光波通信系統技術的發展，光波通信系統在通信網中的應用得到了相應的發展。現在世界上許多國家都將光波系統引入了公用電信網、中繼網和接入網中。但是目前這種奇特媒質的真正應用還僅僅是在現有電信網絡的骨架結構內用光纖代替銅線，是通信網的性能得到了某種改善，降低了成本，而網絡的拓撲骨架結構基本上還是光波通信出現之前的模式，光波通信的潛力尚未完全發揮。在目前的通信網中光纖通信技術應用尚屬于一種經典應用，在通信網的發展中屬于第二代通信網（第一代為純電信網）。進入90年代后，隨著光纖與光波電子技術的發展，光放大器，波分復用器，光子開關，光邏輯門，路由器等許多新穎光纖與半導體功能光器件相繼問世，在全世界范圍內掀起了發展第三代通信網——全光通信網的潮流。這種通信網中，不僅用光波系統傳輸信號，交換、復用、控制與路由選擇等亦全部在光域完成，由此構建真正的光波通信網。

光波通信發展至今不到30年，但其進展之快，對通信技術影響之大，始所未料，目前大量新的理論與技術研究和發展工作正在繼續進行。

光纖通信的特點與應用

收

光纖通信技術的現狀及發展趨勢

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

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

摘要 簡要介紹了光纖通信的現狀，總結了目前正在使用的波分復用技術和光纖接入技術的基本原理和發展狀況，從超大容量、超長距離傳輸技術和光弧子通信技術，以及全光網絡3個方面論述了光纖通信技術的發展趨勢。

光纖通信自從問世以來，給整個通信領域帶來了一場革命，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、不易串音等優點而備受業內人士的青睞，發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年這20年間增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前，我國長途傳輸網的光纖化比例已超過80%，預計到2010午，全國光纜建設長度將再增加約105km，并且將有11個大城市鋪設10G以上的大容量光纖通信網絡[1]。

一、光纖通信技術的現狀

光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前，光纖通信技術已有了長足的發展，新技術也不斷涌現，進而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

1.波分復用技術

波分復用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器（合波器），將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。自從上個世紀末，波分復用技術出現以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統的傳輸容量，迅速得到了廣泛的應用。

1995年以來，為了解決超大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題，密集波分復用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技術成為國際上的主要研究對象。DWDM光纖通信系統極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經濟有效地解決了通信網的瓶頸問題。據統計，截止到2002年，商用的DWDM系統傳輸容量已達400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎的DWDM系統已逐漸成為核心網的主流。DWDM系統除了波長數和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴展到2000km以上[2]。

與此同時，隨著波分復用技術從長途網向城域網擴展，粗波分復用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術應運而生。CWDM的信道間隔一般為20nm，通過降低對波長的窗口要求而實現全波長范圍內（1260nm～1620nm）的波分復用，并大大降低光器件的成本，可實現在0km～80km內較高的性能價格比，因而受到運營商的歡迎。

2.光纖接入技術

光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱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。我國從2003年起，在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制訂了相應的優惠政策，這些都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。

在FTTH應用中，主要采用兩種技術，即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術，亦可稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的MC（媒介轉換器）實現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，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。

xPON意味著包括多種PON的技術，例如APON（也稱為BPON）、EPON（具有GE能力的稱為GEPON）以及GPON。APON出現最早，我國的“863”項目也成功研發出了APON，但由于諸多原因，APON在我國基本上沒有應用。目前用得比較多的是EPON中的GEPON，我國的GEPON依然屬于“863”計劃的成果，而且得到廣泛的應用，還出口到日本、獨聯體、歐洲、東南亞等海外一些國家和地區。GPON由于芯片開發出來比較晚，相對不是很成熟。成本還偏高，所以，起步較晚，但在我國已經開始有所應用。由于其效率高、提供TDM業務比較方便，有較好的QoS保證，所以，很有發展前景。EPON和GPON各有優缺點，EPON更適合于居民用戶的需求，而GPON更適合于企業用戶的接入[3]。

二、光纖通信技術的發展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標，而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。

1.超大容量、超長距離傳輸技術

波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有很大的應用前景，這幾年波分復用系統發展也確實十分迅猛。目前，1.6Tbit/s的WDM系統已經大量商用，同時，全光傳輸距離也在大幅度擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用（OTDM）技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率提高傳輸容量，其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分

復用，從而大大提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此，現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。歐共體的RACE計劃和美國正在執行的ARPA計劃在發展寬帶全光網中都部署了WDM和OTDM混合傳輸方式，以提高通信網絡的帶寬和容量。WDM/OTDM系統已成為未來高速、大容量光纖通信系統的一種發展趨勢，兩者的適當結合應該是實現Tbit/s以上傳輸的最佳方式。實際上，最近大多數超過3Tbit/s的實驗都采用了時分復用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相結合的傳輸方式[4]。

2.光弧子通信

光弧子是一種特殊的ps數量級上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而，經過光纖長距離傳輸后，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現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

在光弧子通信領域內，由于其具有高容量、長距離、誤碼率低、抗噪聲能力強等優點，光弧子通信備受國內外的關注，并大力開展研究工作。美國和日本處于世界領先水平。美國貝爾實驗室已經成功實現了將激光脈沖信號傳輸5 920km，還利用光纖環實現了5Gbit/s、傳輸15 000km的單信道孤子通信系統和10Gbit/s、傳輸11 000km的雙信道波分復用孤子通信系統；日本利用普通光纜線路成功地進行了超高20Tbit/s、遠距離1 000km的孤立波通信，日本電報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驗系統。在我國，光弧子通信技術的研究也有一定的成果，國家“863”研究項目成功地進行了OTDM光弧子通信關鍵技術的研究，實現了20Gbit/s、105km的傳輸。近年來，時域上的亮孤子、正色散區的暗孤子、空域上展開的三維光弧子等，由于它們完全由非線性效應決定，不需要任何靜態介質波導而備受國內外研究人員的重視[5]。

光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使?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、整形、再生技術和減少ASE，光學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。當然，實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使我們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統中，有著光明的發展前景。

3.全光網絡

未來的高速通信網將是全光網。全光網是光纖通信技術發展的最高階段，也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網干線總容量的進一步提高，因此，真正的全光網成為一個非常重要的課題。

全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。

全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，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，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然，全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術之中，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合[6]。

目前全光網絡的發展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。

三、結束語

目前，光纖通信已成為一種最主要的信息傳輸技術，迄今尚未發現可以取代它的更好的技術。即使是在全球通信行業處于低迷時期，光纖通信的發展也從未停滯過，就我國而言，2002年的光通信市場相比2001年仍處增長狀態。從現代通信的發展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發展的主流。人們期望的真正的全光網絡的時代也會在不遠的將來如愿到來。

第三篇：光纖通信的發展（精選）

光纖通信的發展

光纖通信一直是推動整個通信網絡發展的基本動力之一，是現代電信網絡的基礎。光纖通信的誕生與發展是電信史上的一次重要革命，光纖通信技術發展所涉及的范圍，無論從影響力度還是影響廣度來說都已遠遠超越其本身，并對整個電信網和信息業產生深遠的影響。它的演變和發展結果將在很大程度上決定電信網和信息業的未來大格局，也將對社會經濟發展產生巨大影響。

納米技術與光纖通信

納米是長度單位，為10-9米，納米技術是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。建立在微米/納米技術基礎上的微電子機械系統（MEMS）技術目前正在得到普遍重視。在無線終端領域，對微型化、高性能和低成本的追求使大家普遍期待能將各種功能單元集成在一個單一芯片上，即實現

SOC(System On a Chip)，而通信工程中大量射頻技術的采用使諸如諧振器，濾波器、耦合器等片外分離單元大量存在，MEMS技術不僅可以克服這些障礙，而且表現出比傳統的通信元件具有更優越的內在性能。德國科學家首次在納米尺度上實現光能轉換，這為設計微器件找到了一種潛在的能源，對實現光交換具有重要意義。

可調光學元件的一個主要技術趨勢是應用MEMS技術。MEMS技術可使開發就地配置的光器件成為可能，用于光網絡的MEMS動態元件包括可調的激光器和濾波器、動態增益均衡器、可變光衰減器以及光交叉連接器等。此外，MEMS技術已經在光交換應用中進入現場試驗階段，基于MEMS的光交換機已經能夠傳遞實際的業務數據流，全光MEMS光交換機也正在步入商用階段，繼朗訊科技公司的“Lamda-Router”光MEMS交換機之后，美國Calient Networks公司的光交叉連接裝置也采用了光MEMS交換機。

2.光交換是實現高速全光網的關鍵

光交換是指光纖傳送的光信號直接進行交換。長期以來，實現高速全光網一直受交換問題的困擾。因為傳統的交換技術需要將數據轉換成電信號才能進行交換，然后再轉換成光信號進行傳輸，這些光電轉換設備體積過于龐大，并且價格昂貴。而光交換完全克服了這些問題。因此，光交換技術必然是未來通信網交換技術的發展方向。

未來通信網絡將是全光網絡平臺，網絡的優化、路由、保護和自愈功能在未來光通信領域越來越重要。光交換技術能夠保證網絡的可靠性，并能提供靈活的信號路由平臺，光交換技術還可以克服純電子交換形成的容量瓶頸，省去光電轉換的笨重龐大的設備，進而大大節省建網和網絡升級的成本。若采用全光網技術，將使網絡的運行費用節省70%，設備費用節省90%。所以說光交換技術代表著人們對光通信技術發展的一種希望。

目前，全世界各國都正在積極研究開發全光網絡產品，其中關鍵產品便是光變換技術的產品。目前市場上的光交換機大多數是光電和光機械的，隨著光交換技術的發展和成熟，基于熱學、液晶、聲學、微機電技術的光交換機將會研究和開發出來，其中以將納米技術為基礎的微電子機械系統MEMS應用于光交換產品的開發更會加速光交換技術的發展。

第四篇：光纖通信系統發展綜述

光纖通信系統發展綜述

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

僅在過去5年中，光纖技術領域取得了大量突破性進展，其中包括10Gbit/s網絡的構建和單根光纖上每秒太比特容量的成功演示。不久前，業內成功演示了40Gbit/s和80Gbit/s網絡。這些演示進一步突出了對速度更高、容量更大的網絡的需求和期望。

一、光纖通信的發展史

世界光纖通信發展史

光纖的發明，引起了通信技術的一場革命，是構成21世紀即將到來的信息社會的一大要素。

1966年出生在中國上海的英籍華人高錕，發表論文《光頻介質纖維表面波導》，提出用石英玻璃纖維（光纖）傳送光信號來進行通信，可實現長距離、大容量通信。

于1970年損失為20db/km的光纖研制出來了。據說康寧公司花費3000萬美元，得到30米光纖樣品，認為非常值得。這一突破，引起整個通信界的震動，世界發達國家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年，美國貝爾實驗室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實用化的光纖通信線路，速率為45Mb/s，采用的是多模光纖，光源用的是發光管LED，波長是0.85微米的紅外光。在上世紀70年代末，大容量的單模光纖和長壽命的半導體激光器研制成功。光纖通信系統開始顯示出長距離、大容量無比的優越性。

按理論計算：就光纖通信常用波長1.3微米和1.55微米波長窗口的容量至少有25000GHz。自然會想到采用多波長的波分復用技術WDM（WavelengthDivisionMultiplex）。1996年WDM技術取得突破，貝爾實驗室發展了WDM技術，美國MCI公司在1997年開通了商用的WDM線路。光纖通信系統的速率從單波長的2.5Gb/s和10Gb/s爆炸性地發展到多波長的Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)傳輸。當今實驗室光系統速率已達10Tb/s，幾乎是用之不盡的，所以它的前景輝煌。

中國光纖通信發展史

1973年，世界光纖通信尚未實用。郵電部武漢郵電科學研究院（當時是武漢郵電學院）就開始研究光纖通信。由于武漢郵電科學研究院采用了石英光纖、半導體激光器和編碼制式通信機正確的技術路線，使我國在發展光纖通信技術上少走了不少彎路，從而使我國光纖通信在高新技術中與發達國家有較小的差距。

我國研究開發光纖通信正處于十年**時期，處于封閉狀態。國外技術基本無法借鑒，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。就研制光纖來說，原料提純、熔煉車床、拉絲機，還包括光纖的測試儀表和接續工具也全都要自己開發，困難極大。武漢郵電科學研究院，考慮到保證光纖通信最終能為經濟建設所用，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的研制，使我國至今具有了完整的光纖通信產業。

1978年改革開放后，光纖通信的研發工作大大加快。上海、北京、武漢和桂林都研制出光纖通信試驗系統。1982年郵電部重點科研工程“八二工程”在武漢開通。該工程被稱為實用化工程，要求一切是商用產品而不是試驗品，要符合國際CCITT標準，要由設計院設計、工人施工，而不是科技人員施工。從此中國的光纖通信進入實用階段。

在20世紀80年代中期，數字光纖通信的速率已達到144Mb/s，可傳送1980路電話，超過同軸電纜載波。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。經過國家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”計劃，中國已建成“八縱八橫”干線網，連通全國各省區市。現在，中國已敷設光纜總長約250萬公里。光纖通信已成為中國通信的主要手段。在國家科技部、計委、經委的安排下，1999年中國生產的8×2.5Gb/sWDM系統首次在青島至大連開通，隨之沈陽至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統開通。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通，是至今世界容量最大的實用線路。

中國已建立了一定規模的光纖通信產業。中國生產的光纖光纜、半導體光電子器件和光纖通信系統能供國內建設，并有少量出口。

有人認為，我國光纖通信主要干線已經建成，光纖通信容量達到Tbps，幾乎用不完，再則2000年的IT泡沫，使光纖的價格低到每公里100元，幾乎無利可圖。因此不要發展光纖通信技術了。

實際上，特別是中國，省內農村有許多空白需要建設；3G移動通信網的建設也需要光纖網來支持；隨著寬帶業務的發展、網絡需要擴容等，光纖通信仍有巨大的市場。現在每年光纖通信設備和光纜的銷售量是上升的。

二、光纖通信的原理及其優點

光纖通信的原理是：在發送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號，然后調制到激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度(頻率)變化而變化，并通過光纖發送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經解調后恢復原信息．

光纖即為光導纖維的簡稱。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,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按制造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外,在應用中,光纖常按用途進行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。傳輸介質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。光纖通信之所以發展迅猛,主要緣于它具有以下特點:

(1)通信容量大、傳輸距離遠;一根光纖的潛在帶寬可達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系統已經投入商業使用。光纖的損耗極低，在光波長為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的損耗都低。因此，無中繼傳輸距離可達幾

十、甚至上百公里。

(2)信號串擾小、保密性能好;

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

(4)光纖尺寸小、重量輕,便于敷設和運輸;

(5)材料來源豐富,環境保護好，有利于節約有色金屬銅。

(6)無輻射,難于竊聽,因為光纖傳輸的光波不能跑出光纖以外。

(7)光纜適應性強,壽命長。

(8)質地脆，機械強度差。

(9)光纖的切斷和接續需要一定的工具、設備和技術。

(10)分路、耦合不靈活。

(11)光纖光纜的彎曲半徑不能過小（>20cm）

(12)有供電困難問題。

利用光波在光導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、高單色性等顯著優點，光纖通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纖通信．

光纖通信是現代通信網的主要傳輸手段，它的發展歷史只有一二十年，已經歷三代：短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖．采用光纖通信是通信史上的重大變革，美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路，而致力于發展光纖通信．中國光纖通信已進入實用階段．

光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命與衛星通信、移動通信并列為20世紀90年代的技術。進入21世紀后，由于因特網業務的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸系統和網絡有了更為迫切的需求。光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息，而以光纖作為傳輸介質實現信息傳輸，達到通信目的的一種最新通信技術。

通信的發展過程是以不斷提高載波頻率來擴大通信容量的過程，光頻作為載頻已達通信載波的上限，因為光是一種頻率極高的電磁波，因此用光作為載波進行通信容量極大，是過去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們早就追求的目標，也是通信發展的必然方向。

光纖通信的應用領域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優點在這里可以充分發揮，逐步取代電纜，得到廣泛應用。還用于長途干線通信過去主要靠電纜、微波、衛星通信，現以逐步使用光纖通信并形成了占全球優勢的比特傳輸方法；用于全球通信網、各國的公共電信網（如我國的國家一級干線、各省二級干線和縣以下的支線）；它還用于高質量彩色的電視傳輸、工業生產現場監視和調度、交通監視控制指揮、城鎮有線電視網、共用天線（CATV）系統，用于光纖局域網和其他如在飛機內、飛船內、艦艇內、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。

三、近幾年技術大突破

要全面發揮互聯網的潛力，我們必須不斷提高網絡可靠性、速度和靈活性。這就要求我們構想一種非常可靠、可以靈活地支持新應用和業務而且成本低廉的網絡。有一套真正的端到端

解決方案，對于構建更可靠、速度更高而且更靈活的互聯網也至關重要。

此外，我們還需要智能網絡，它必須提供動態的帶寬管理、集成的分組和光纖聯網以及通過一體化解決方案實現的協調一致的故障排除功能。將來的網絡還必須提供可擴展、可實現業務的多太比特連接管理解決方案，它應該可以集合和整理（groom）波長和子波長（sub wavelength）業務并提供靈活的恢復機制來滿足業務需要。

超高容量和超遠距離（4000km）解決方案對于演進長途網絡也很關鍵，而先進的DWDM系統則是城域解決方案的一個重要組成部分。可靠性不再是一個業務差分因素，它已成為一項必備要求，而光纖層保護和恢復則是它的一部分。光纖和分組層上采用的經過實踐驗證的功能恢復方法可以更可靠、智能地根據根本原因處理網絡性能下降情況。

要在一個業務要求瞬息萬變的環境中提供靈活性，模塊化光纖系統是一項必備條件。從收集層到高速核心網之間，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議和不同的傳輸速率。這是收集層波分復用設備非常重要的要求。

時分復用（TDM）和密集波分復用（DWDM）技術的發展幫助我們順利演進了網絡以處理業務容量問題。這兩種技術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題的方法，因為它使服務供應商可以在一根光纖上合并和發送多個光信號。這樣，服務供應商便可以靈活地增加專為增加光纖容量而設計的下一代TDM技術，以便通過將時間劃分為更短的時間段和增加每秒傳輸的比特數量來處理比特率。

然而，尋求實現2.5Gbit/s和10Gbit/s以上線路速率的服務供應商還必須滿足這一要求。服務供應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，以便實現高性能骨干太比特容量并有效管理帶寬增長，同時降低在光纖上將每比特業務傳輸1英里所需的成本。下一代技術的發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64Tbit/s的容量。這種結構可以擴展到80Gbit/s甚至更高。與DWDM網絡設備協同使用時，全新的40G解決方案實現的太比特容量可以實現一種非常優化的解決方案來緩解網絡核心的業務擁塞和瓶頸。

40Gbit/s平臺可以提高網絡的經濟高效性，擴大光纖覆蓋范圍，同時降低對傳統網絡單元的需求。它在每英里上傳輸1比特業務的成本最低而且設計小巧，可以減少在中心局中所需的空間。一個完整的40Gbit/s平臺將可以集成一個智能ASON（自動交換式光纖網絡），以提供在傳輸層管理容量的功能，同時實現將帶寬設置和多種端到端業務迅速重新路由至網絡任何地方的靈活性。這有助于確保需求可以得到經濟高效的滿足。

光纖組件的其它進步和一體化網狀體系結構的建立將為服務供應商帶來更高效的解決方案。網狀網的靈活性可以提高網絡效率，同時降低總投資成本。網狀體系結構允許進行多種靈活的網絡配置，每一種配置都可以支持基于智能光纖交換機的電路設置和所請求保護級別上對不同多級別業務的路由。

多重路由功能允許經濟高效的業務設置，而且可以通過縮短恢復時間提高網絡的整體可靠性。靈活的帶寬管理還使服務供應商可以在必要時租用不同波長。另外，可調諧的發射機將為光纖核心帶來更大的靈活性，并通過在所有波長上使用相同激光器來降低庫存成本。

四、光通信器件的介紹

光通信器件是光通信的關鍵部分，對光通信的發展起到了制約的作用，直接影響到整個光纖通信系統設備的技術水平和市場競爭力。隨著密集波分復用系統、光傳送網和光纖接入網的發展，對器件的質量要求越來越高，并且不斷向交換、無線通信、光互連和傳感器等領域擴展。

光纖通信器件分為有源器件、無源器件，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）、發送器、接收器等；無源器件可分為波分復用器、光開關、連接器、衰減器、準直器 隔離器等。

隨著目前全光網絡、太比特速率以及密集波分復用技術等光纖通信新技術的涌現，由光電集成和光子集成組成的光纖通信器件在整個光纖通信系統中所起的作用越來越重要，用量大增，其占據光纖通信市場份額迅速上升。在2000年，有源器件在整個光通信市場份額占40%，無源器件占9%。同時，光纖通信技術能否持續發展，很大程度取決于器件水平。可以說光纖通信進步的基礎在于光器件。

五、光通信材料的介紹

一般而言，新材料的研制開發大多來源于新興器件技術的需求，對于光纖（Optical Fiber）材料也有類似情形，玻璃作為傳輸介質的研制探索已有近一個世紀的歷史，目的主要在于改善寬頻帶（Broadband）的長途通信（Teleconmunication），使得借助玻璃纖維傳輸的光信號優于通過金屬電線傳導的電信號．

早期的電話是通過電線傳輸的直流信號，它的強度（音量大小）由碳話筒（Car－fon Microphone）產生的電阻變化而調制．隨著真空管（Vacuum Tube）的出現，聲信號通過交流載波器（Carrier）而調幅，并建立起間隔為4000Hz的十二個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，該系統在高于IMHk頻率就不能使用．這種限制在二戰后被克服，采用單邊帶微波無線電（Single Sideband MicrowaveRadio）明顯地增大了單個傳輸通道的帶寬容量，它們早先通過塔桿而后使用衛星進行傳送．后來，可用的頻帶限制了其增長，人們的汪意力轉向波導（Waveguide）以及同軸電纜（Coaxial Cable）的研制開發。

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．尋求更有效的系統導致了毫米波導的開發．相比起同軸系統傳輸600對聲音信號，每個波導可提供多達238，000對聲音回路．但是，波導系統的復雜性和調節的緊密性使得系統非常昂貴，光通信設想早已被注意，原因在于 10 12 Hz頻率的光可提供幾乎無限的帶寬．然而，主要的障礙在于獲得透明的傳輸介質．最早的實驗利用空氣來傳輸，但因霧。煙、雨等干擾而未能實用化．然后，嘗試用鋁管中的壓縮空氣來傳輸，純凈的空氣透光性好，不過用于補償光束發散的透鏡會導致高的反射損耗．一種巧妙發明的氣體透鏡，可對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，這種通過加熱金屬管的傳輸系統同樣不大經濟．

采用頭發絲細的玻璃纖維可以代替氣體作為傳輸質．這種圓柱形纖維中高折射率的內芯，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生全反射，并且無反射損耗地傳輸．由這種光學特性可以預計，光纖能在比金屬波導低的生產和安裝成本下達測望的適應性能．若低于lppm的過渡金屬雜質，則透明石英光纖能達到小于20 dB／km的損耗．

六、光纖通信的發展前景

FTTH（光纖到家庭）是光纖通信進一步發展的方向，它被公認為理想的寬帶接入網。目前，所謂寬帶業務，大多是500kbps的影視節目。運營商為了充分利用銅線資源，采用ADSL技術就可提供，這使FTTH成為接入網主流的時間有所推遲。不久的將來，在HDTV普及的情況下，ADSL不能滿足要求，而先進的ADSL2+也許可滿足1chHDTV/戶。如果4chHDTV/戶采用FTTH比較合理。在雙向業務廣泛應用的情況下，上下行不對稱的ADSL難以對應。目前，發達國家FTTH建設普遍開展，日本、韓國和美國比較發達，采用各種無源光網PON和以太網技術。中國的運營商和房地產開發商已對FTTH進行了試點。近來出現了所謂的網絡電視（IPTV），電信運營商提出IPTV的初衷是考慮到有計算機的人少而有電視機的人多。提出的IPTV是采用專用的機頂盒連接電視機可直接瀏覽電信網的內容，而不要計算機。IPTV具有常規電視并兼有點播和時移電視的功能，可能會取代常規電視。由于IPTV的發展，影響光纖接入網和FTTH的構建。另外，也產生電信運營商和廣播運營商的利益沖突。盡管有限制發牌照政策以保護廣播運營商，但大勢所趨，不可阻擋。實際上，許多廣播運營商也開始改造其廣播網為數字雙向，也具備了發展IPTV的功能。廣播運營商和電信運營商的界限開始有些模糊。

七、總結：

光纖通信系統可以傳輸數字信號，也可以傳輸模擬信號。用戶要傳輸的信息多種多樣，一般有話音、圖像、數據或多媒體信息。光纖通信系統，包括發射、接收和作為廣義信道的基本光纖傳輸系統。在任何一種通信網絡中，光纖是核心和關鍵。現代通信系統的發展日新月異，新技術、新產品的不斷出現，它迅速改善和提高了人們的生活水平

參考文獻： 光纖通信 劉增基 周洋溢西安電子科技大學出版社

光纖光學劉明德中國科學出版社

光纖通信系統欣婉儀北京郵電大學出版社

第五篇：光纖通信技術發展歷程、特點及現狀

學號： 20085044013 本科學年論文

學

院

物理電子工程學院

專

業

電子科學與技術

年

級

2008級

姓

名

王震

論文題目

光纖通信技術發展歷程、特點及現狀

指導教師

張新偉

職稱

講師

成績

2012年1月10日

目 錄

摘 要.......................................................1 Abstract................................................................1 緒 論.......................................................1 1光纖通信發展歷程..........................................1 1.1 世界光纖通信發展史.....................................1 1.2 中國光纖通信發展史.....................................2 2 光纖通信技術的特點........................................3 2.1 頻帶極寬，通信容量大...................................3 2.2 損耗低，中繼距離長.....................................3 2.3 抗電磁干擾能力強.......................................3 2.4 無串音干擾，保密性好...................................3 3 不斷發展的光纖通信技術....................................3 3.1 SDH系統...............................................3 3.2 不斷增加的信道容量.....................................3 3.3 光纖傳輸距離...........................................4 3.4 向城域網發展...........................................4 3.5 互聯網發展需求與下一代全光網絡發展趨勢.................4 4 結束語....................................................4 參考文獻....................................................4

光纖通信技術發展歷程、特點及現狀

摘 要：光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。光纖通信是以其傳輸頻帶寬、通信容量大、中繼距離長、損耗低特點，并具有抗電磁干擾能力強，保密性好的優勢，光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中，還可以應用在電力通信控制系統中，進行工業監測、控制，而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。光纖通信技術正朝著超大容量、超長距離傳輸和交換、全光網絡方向發展。

關鍵詞：光纖通信；發展歷程；特點；發展現狀

緒論

光纖通信技術已成為現代通信的主要通信方式，在現代信息網中起著非常重要的作用，隨著信息技術的發展，大容量光纖通信網絡的建設，光電子技術將起到越來越重要的作用。光電子技術將繼微電子技術之后再次推動人類科學技術的革命。有專家預測，21世紀將是“光子世紀”，十年內，光子產業可能會全面取代傳統電子工業，成為本世紀最大的產業。光纖通信又進入了一個蓬勃發展的新時期，而這一次發展將涉及信息產業的各個領域，其范圍更廣，技術更新，難度更大，動力更強，無疑將對21世紀信息產業的發展和社會進步產生巨大影響。光纖通信發展歷程

1.1 世界光纖通信發展史

光纖的發明，引起了通信技術的一場革命，是構成21世紀即將到來的信息社會的一大要素。

1966年出生在中國上海的英籍華人高錕，發表論文《光頻介質纖維表面波導》，提出用石英玻璃纖維（光纖）傳送光信號來進行通信，可實現長距離、大容量通信。于1970年損失為20db/km的光纖研制出來了。據說康寧公司花費3000萬美元，得到30米光纖樣品，認為非常值得。這一突破，引起整個通信界的震動，世界發達國家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年，美國貝爾實驗室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實用化的光纖通信線路，速率為45Mb/s，采用的是多模光纖，光源用的是發光管LED，波長是0.85微米的紅外光。在上世紀70年代末，大容量的單模光纖和長壽命的半導體激光器研制成功。光纖通信系統開始顯示出長距離、大容量無比的優越性。

按理論計算：就光纖通信常用波長1.3微米和1.55微米波長窗口的容量至少有25000GHz。自然會想到采用多波長的波分復用技術WDM。1996年WDM技術取得突破，貝爾實驗室發展了WDM技術，美國MCI公司在1997年開通了商用的WDM線路。光纖通信系統的速率從單波長的2.5Gb/s和10Gb/s爆炸性地發展到多波長的Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)傳輸。當今實驗室光系統速率已達10Tb/s，幾乎是用之不盡的，所以它的前景輝煌。1.2 中國光纖通信發展史

1973年，世界光纖通信尚未實用。郵電部武漢郵電科學研究院（當時是武漢郵電學院）就開始研究光纖通信。由于武漢郵電科學研究院采用了石英光纖、半導體激光器和編碼制式通信機正確的技術路線，使我國在發展光纖通信技術上少走了不少彎路，從而使我國光纖通信在高新技術中與發達國家有較小的差距。

我國研究開發光纖通信正處于十年**時期，處于封閉狀態。國外技術基本無法借鑒，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。就研制光纖來說，原料提純、熔煉車床、拉絲機，還包括光纖的測試儀表和接續工具也全都要自己開發，困難極大。武漢郵電科學研究院，考慮到保證光纖通信最終能為經濟建設所用，開展了全面研究，除研制光纖外，還開展光電子器件和光纖通信系統的研制，使我國至今具有了完整的光纖通信產業。

1978年改革開放后，光纖通信的研發工作大大加快。上海、北京、武漢和桂林都研制出光纖通信試驗系統。1982年郵電部重點科研工程“八二工程”在武漢開通。該工程被稱為實用化工程，要求一切是商用產品而不是試驗品，要符合國際CCITT標準，要由設計院設計、工人施工，而不是科技人員施工。從此中國的光纖通信進入實用階段。

在20世紀80年代中期，數字光纖通信的速率已達到144Mb/s，可傳送1980路電話，超過同軸電纜載波。于是，光纖通信作為主流被大量采用，在傳輸干線上全面取代電纜。經過國家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”計劃，中國已建成“八縱八橫”干線網，連通全國各省區市。現在，中國已敷設光纜總長約250萬公里。光纖通信已成為中國通信的主要手段。在國家科技部、計委、經委的安排下，1999年中國生產的8×2.5Gb/s WDM系統首次在青島至大連開通，隨之沈陽至大連的32×2.5Gb/s WDM光纖通信系統開通。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通，是至今世界容量最大的實用線路。

中國已建立了一定規模的光纖通信產業。中國生產的光纖光纜、半導體光電子器件和光纖通信系統能供國內建設，并有少量出口。光纖通信技術的特點

2.1 頻帶極寬，通信容量大

光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的限制往往發揮不出帶寬大的優勢。因此需要技術來增加傳輸的容量，密集波分復用技術就能解決這個問題。2.2 損耗低，中繼距離長

目前，商品石英光纖和其它傳輸介質相比的損耗是最低的；如果將來使用非石英極低損耗傳輸介質，理論上傳輸的損耗還可以降到更低的水平。這就表明通過光纖通信系統可以減少系統的施工成本，帶來更好的經濟效益。2.3 抗電磁干擾能力強

石英有很強的抗腐蝕性，而且絕緣性好。而且它還有一個重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強，它不受外部環境的影響，也不受人為架設的電纜等干擾。這一點對于在強電領域的通訊應用特別有用，而且在軍事上也大有用處。2.4 無串音干擾，保密性好

在電波傳輸的過程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會發生串擾的現象，保密性強。除以上特點之外，還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩定性好、壽命長。正是因為光纖的這些優點，光纖的應用范圍越來越廣。不斷發展的光纖通信技術

3.1 SDH系統

光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的，所以客戶信號一般是TDM的連續碼流，如PDH、SDH等。伴隨著科技的進步，特別是計算機網絡技術的發展，傳輸數據也越來越大。分組信號與連續碼流的特點完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號，是光通信技術需要解決的難題。而且兩種傳送設備也是有很大區別的。3.2 不斷增加的信道容量 光通信系統能從PDH發展到SDH，從155Mb/s發展到l0Gb/s，近來，40GB/s已實現商品化。專家們在研究更大容量的，如160Gb/s(單波道)系統已經試驗成功，目前還在為其制定相應的標準。此外，科學家還在研究系統容量更大的通訊技術。3.3 光纖傳輸距離

從宏觀上說，光纖的傳輸距離是越遠越好，因此研究光纖的研究人員們，一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后，不斷有對光纖傳輸距離的突破，為增大無再生中繼距離創造了條件。3.4 向城域網發展

光傳輸目前正從骨干網向城域網發展，光傳輸逐漸靠近業務節點。而人們通常認為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應城域網。作為業務節點，既接近用戶，又能保證信息的安全傳輸，而用戶還希望光傳輸能帶來更多的便利服務。3.5 互聯網發展需求與下一代全光網絡發展趨勢

近年來，互聯網業發展迅速，IP業務也隨之火爆。研究表明，隨著IP業的迅速發展，通信業將面臨“洗牌”，并孕育著新技術的出現。隨著軟件控制的進一步開發和發展，現代的光通信正逐步向智能化發展，它能靈活的讓營運者自由的管理光傳輸。而且還會有更多的相關應用應運而生，為人們的使用帶來更多的方便。

綜上所述，以高速光傳輸技術、寬帶光接入技術、節點光交換技術、智能光聯網技術為核心，并面向IP互聯網應用的光波技術是目前光纖傳輸的研究熱點，而在以后，科學家還會繼續對這一領域的研究和開發。從未來的應用來看，光網絡將向著服務多元化和資源配置的方向發展，為了滿足客戶的需求，光纖通信的發展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進。結束語

現在光通信網絡的容量雖然已經很大，但還有許多應用能力在閑置，今后隨著社會經濟的不斷發展，作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長，一定會超過現有網絡能力，推動通信網絡的繼續發展。因此，光纖通信技術在應用需求的推動下，一定不斷會有新的發展。

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