光纤通信的发展概述及未来趋势

【摘要】 光纤通信属于有线通信，它的传输媒介是光纤，信息载体是光，首先将电信号转换成光信号，再通过光纤将光信号传递。因其具有传输容量大，保密性好，损耗低等许多优点，已经成为当今世界最主要的有线通信方式。本文先概述光纤通信的背景意义和发展历史，然后总结光纤通信的特点并展望它未来的发展趋势。

【关键词】 光纤 通信 背景 意义 发展

光纤通信和以往的电气通信相比，有着许多优势：频带宽、容量大；损耗低、中继距离长；用石英作为原料，环保无污染；不导电、抗干扰能力强；还具有不易腐蚀、抗辐射能力强、保密性优等优点，这可在军事上或特殊环境使用。近年来光纤通信发展迅猛，已经成为当今最主要的有线通信方式。

光纤通信的发展历经了漫长而艰辛的过程。在早期，人类已经开始使用光传递信息了。比如中国古代用“烽火台”报警，欧洲人用旗语传送消息等。1880年，美国人贝尔发明了光电话，这是现代光纤通信的雏形。1960年，美国的梅曼发明了激光器，它可以产生相干光，实现光调制。1966年，美籍华人高锟和霍克哈姆，首次提出了低损耗光导纤维的概念，指出了利用光纤进行信息传输的可行性和技术途径，奠定了光纤通信的基础。

1970年，“光纤”的研制取得了重大突破。美国康宁公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。随着光纤制备技术水平的不断提高，进而将梯度折射率多模光纤的衰减系数降至4dB/km。经过十多年的研究，光纤损耗不断降低并接近极限。1970年，光纤通信用的“光源”取得突破性进展。1970年，在室温下连续振荡的镓铝砷双异质结半导体激光器研制成功。虽然它的寿命只有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。后来又陆续出现多种激光器，且寿命不断延长。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器的寿命长达10万小时。后来，实用的“光纤通信系统”得到发展。1976年，美国进行了世界上第一个光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作为光源，多模光纤作为传输介质，速率为44.736Mbit/s、传输距离约10km，这一试验使光纤通信向实用化迈出了第一步。

目前，光纤这种材料已经成为主要传输信息的媒质。随着科技的进步和大规模产业的形成，光纤的价格会不断地降低，应用的范围会不断地扩大，生产光纤通信产品这一行业会极大的推动国民经济的发展。光纤是最伟大的发明之一，它彻底改变了人类通讯的模式，为目前信息高速公路奠定了基础。近年来，光纤通信飞速发展，对通信技术产生了深远影响，光纤通信技术已成为信息社会的支柱，是信息“高速公路”的骨干网，是用户、接入网及今后世界通信发展的主体。光纤通信未来前景可观，预期会朝下述几方面发展：

（1）向超高速系统的发展

目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用（WDM）方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。

（2）向超大容量WDM系统的演进

采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%，99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，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。采用波分复用系统的主要好处是：1.可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使容量可以迅速扩大几倍至上百倍；2.在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，从而大大降低了传输成本；3.与信号速率及电调制方式无关，是引入宽带新业务的方便手段；4.利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

（3）开发新一代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。从长远来看，BPON技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。

（4）全光网络

未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，限制了目前通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。目前，全光网络的发展仍处于初期阶段，但它已显示出了良好的发展前景从发展趋势上看，形成一个真正的、以 WDM技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势。

（5）光纤到户

移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与DSL和HFC网相当，这使FITH的实用化成为可能。

光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则负责信息传输的重任。目前，光纤技术大量的理论正在研究中，可以讲是通信领域的第二次革命。

中国已建立了一定规模的光纤通信产业，移动通信网的建设也需要光纤网来支持；随着宽带业务的发展、网络需要扩容等，光纤通信有着巨大的市场。光纤通信技术将其特点与时代科技、经济、社会有效结合，拓宽了通信的应用范围，带动了各领域的快速发展，产生了更多新效应，相信随着科技的不断进步和更新，光纤通信影响力范围将逐步扩大，势必对整个电信行业和信息产业产生更加深远的影响，对未来社会的经济发展做出巨大的贡献。

参 考 文 献

[1] 樊昌信等. 通信原理. 国防工业出版社

[2]方志豪，方锐等. 光纤通信原理与应用. 电子工业出版社

[3]孙学康，张金菊等. 光纤通信. 人民邮电出版社

[4]张明德，孙小菡. 光纤通信原理与系统. 东南大学出版社

[5]毛谦，张继军. 光纤技术的现状与反展趋势. 中国电信建设

[6]李业. 浅论我国光纤通信的现状及发展出路. 信息技g