光纤通信的基本概念

摘要光纤通信系统是以光为载波，利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤维作为传输媒介，通过光电变换，用光来传输信息的通信系统。

随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。

光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。

关键词：通信系统光导纤维AbstractOptical fiber communication system is based on the carrier, the use of high purity glass drawn into very fine optical fiber as a transmission medium by photoelectric conversion, light to transmit information in communication systems. With the Internet business and communications industry, the rapid development of information technology to the world's productive forces and the development of human society has brought great promotion. Optical fiber communication technology as the main pillars of information, one will become the 21st century's most important strategic industry.Keywords: optical fiber communication system目录一、光纤通信的基本概念1、光纤通信技光纤通信基本光纤通信系统2、数字光纤通信系统二、光纤通信技术的特点及应用1、光纤通信技术2、光纤通信技术的特点3、光纤通信技术在有线电视网络中的应用三、光纤通信的发展史四、光纤通信发展趋势1、向超高速系统的发展2、向超大容量WDM系统的演进3、实现光联网——战略大方向浅谈光纤通信系统的发展趋势一、光纤通信的基本概念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；光纤则是担负着信息传输的重任。

当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的传输速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。

1、光纤通信技光纤通信基本光纤通信系统最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。

其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。

光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。

2、数字光纤通信系统光纤传输系统是数字通信的理想通道。

与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。

因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。

在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。

而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。

这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。

二、光纤通信技术的特点及应用光纤通信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。

本文探讨了光纤通信技术的主要特征及应用。

1、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。

2、光纤通信技术的特点(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。

3、光纤通信技术在有线电视网络中的应用20世纪90年代以来，我国光通信产业发展极其迅速，特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展，促使光纤光缆用量剧增。

广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加，全网的管理和维护，设备的故障判定和排除就变得越来越困难。

可以采用 SDH ＋光纤或ATM＋光纤组成宽带数字传输系统。

该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统，链路传输系统或者组成各种形式的复合网络，可以满足各种综合信息传输。

对于电视节目的广播，采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字，通道设置成广播方式，同样的电视节目在各地都可以下载，也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目。

有线电视网络在全国各地已基本形成，在有线电视网络现有的基础上，比较容易地实现宽带多媒体传输网络，因此在目前的情况下，不应完全废除现有的有线电视网，而用少量的投资来完善和改造它，满足人们的目前需要。

很多地区的 CATV已经是光纤传输，到用户端也是同轴电缆进入千万家。

但是现在建设的CATV 大多是单向传输，上行信号不能在现有的有线电视网中传送。

可以通过电信网 PSTN 中语音通道或数据通道形成上行信号的传送，也可以通过语音接入系统来完成。

将电话接到各用户，这样各用户间即可以打电话，也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送，组成了双向应用的Internet网。

现在光通信网络的容量虽然已经很大，但还有许多应用能力在闲置，今后随着社会经济的不断发展，作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力，推动通信网络的继续发展。

因此，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定不断会有新的发展。

三、光纤通信的发展史在日常生活中，我们时常听到「光纤通讯(Optical Fiber Communications)」，但什么是「光纤通讯」呢？它又是如何传递光的讯号呢？为了解这个问题，我们先从「光传输」的历史讲起光纤通信是七十年代发展起来的一门新兴技术。

光纤是光导纤维的简称。

它是由玻璃材料(SiO)抽丝而成的一种光传输媒体。

以光波传送信息，以光纤为传输介质的通2信方式称为光纤通信。

利用光进行信息传递的历史至少可以追溯到我国古代的峰火台，当时是用火光来传递讯号作为警戒用途，至今已有七百多年的历史。

后来则是在海上航行的船只利用灯号来作为通讯用途，比如：海军旗语、信号弹。

乃至现在在大城市仍然使用的红绿灯都是利用光进行通信的。

从近代科技的发展史来看，「光通讯」重大发明则是在公元1880年由贝尔(Alexander Graham Bell)发明的「光话机」(Photophone)所获得。

贝尔将太阳聚成一道极为狭窄的光束，照射在很薄的镜子上，当人们发出声音的「声波」让这面薄镜产生振动时，「反射光」「强度」的变化使得感应的侦测器产生变动，改变「电阻」值。

而接收端则利用变化的「电阻」值产生电流，还原成原来的「声波」。

当贝尔测试「光话机」成功时，他写下了「我听到光线的笑声、咳嗽声和歌唱声」。

他的这项发明仅能传播约200公尺，因为藉由空气传递的光束，遇到的情况都不尽相同，例如雾、雨或雪都能阻挡光线，甚至在干燥而新鲜的空气中，光线强度仍会随距离迅速减弱。

当时贝尔虽曾预测这项发明「在科学世界里，将远比电话、留声机和麦克风更有趣」，但是这种初期的光通信所能传送的信息是十分有限的。

一方面由于普通光源或日光成份复杂、振动方面杂乱而无法调变；另一方面利用大气为介质进行光通信损耗大，受气候影响严重、不能全天侯进行、易受地理条件的限制。

因此，贝尔的“光话机”由于高强度光源的可靠度和低损耗介质的稳定性，仍未能解决而一直未能实用。

1960年，正当人们开始认识到信息对未来社会重要性的时候，美国的Maimen发明了红宝石雷射二极管。