淺談光纖通信技術的發(fā)展與前景

王晶 柯文婕

【摘要】分析光纖通信技術的發(fā)展歷史與特點,并對光纖通信技術的發(fā)展趨勢進行了展望。

【關鍵詞】光纖通信技術的發(fā)展;特點;前景

一、光纖通信的歷史

1880年，貝爾發(fā)明了“光話”。他以日光為光源，大氣為傳輸媒質，傳輸距離是200m。這標志著現(xiàn)代光通信的開始。他建立了自己的理論，但由于沒有可靠、高強度的光源和沒有穩(wěn)定、低損耗的傳輸媒質，貝爾的“光話”始終沒有走上實用化階段。由于以上所說的兩個障礙，光通信的研究一度沉寂。

1960年，第一臺相干振蕩光源——紅寶石激光器問世，激起了世界性的光通信研究熱潮。1962年半導體激光器的出現(xiàn)給實用化通信光源帶來了希望。1970年，首次研究出在室溫下連續(xù)工作的雙異質結半導體激光器，為使用化的通信光源奠定了基礎。

在研究光通信光源的同時，人們進行了各種光波導的研究，其中包括了光導纖維。雖然光導纖維以內部全反射限制光波的傳輸原理早為人知，并且已經(jīng)應用在醫(yī)學上。但在當時作為光導纖維材料的石英玻璃損耗很大。這個問題在早期一直沒有得到解決，所以沒有辦法應用在作為光通信傳輸媒質。1966年，英國標準電信研究所的華裔科學家高錕博士發(fā)表了一篇重要的文章，提出了可以利用帶有包層材料的石英玻璃光纖作為光通信的傳輸媒質。他還預言，通過降低材料的雜質含量和改進制造工藝，可使光纖的衰減下降到20dB/km，甚至更小。1970年，美國Corning玻璃有限公司果然制成了衰減為20dB/km的低損耗石英光纖。它的制成使人們確認光導纖維完全能勝任作為光通信的傳輸媒質，從而確立了光通信發(fā)展的明確目標，揭開了光纖通信發(fā)展的新篇章。

光纖通信經(jīng)過了20年的發(fā)展，已經(jīng)有四代光纖通信進入了使用。在光纖通信發(fā)展歷史上另一重要里程碑是摻鉺光纖放大器的出現(xiàn)，1986年，英國南安敦大學制作出了最初的摻鉺光纖放大器。從此，我們迎來了摻鉺光纖放大器的黃金時代。

二、光纖技術發(fā)展的特點

（1）網(wǎng)絡的發(fā)展對光纖提出新的要求。下一代網(wǎng)絡(NGN)引發(fā)了許多的觀點和爭議。有專家預言，不管下一代網(wǎng)絡如何發(fā)展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的Ⅳ世界，傳遞層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率，更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬。

1、擴大單一波長的傳輸容量。目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit／s，并已開始進行160Gbit／s的研究。40Gbit／s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，不久的將來會出現(xiàn)一種專門的40Gbit／s光纖類型。

2、實現(xiàn)超長距離傳輸。無中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，實現(xiàn)2000-5000Km的無中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼放大技術，可以更大地延長光傳輸?shù)木嚯x。

（2）光纖標準的細分促進了光纖的準確應用。2000年世界電信標準大會將原G.625光纖重新分為G.625A,G．652.8和G.652．0三類光纖，將G．655光纖重新分為G．655．A和G．655．B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求，并提出了一些新的指標概念，對合理使用光纖取得了很好的作用。

（3）新型光纖在不斷出現(xiàn)。為了適應市場的要求，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時各大公司正加緊開發(fā)新的品種。

1、用于長途通信的新型大容量長距離光纖。主要是一些大有效面積，低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級至10-40Gbit/s并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。

2、用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖。城域網(wǎng)設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術(CWDM)應用的可能性。

3、用于局域網(wǎng)的新型多模光纖。由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線也采用了多模光纖來代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。

4、前途未卜的空心光纖。據(jù)報道，美國一些公司及大學研究所真正在開發(fā)一種新的空心光纖，即光是在光纖的空氣中傳輸。如果真的實用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。

三、光纖技術的發(fā)展前景

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(wǎng)絡也是人們不懈追求的夢想。

(1)向超高速系統(tǒng)的發(fā)展。目前10Gbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡,主要在北美,在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應用。

(2)向超大容量波分復用(WDM)系統(tǒng)的演進。采用波分復用系統(tǒng)的主要好處是:1.可以充分利用光纖的巨大帶寬資源,使容量可以迅速擴大幾倍至上百倍;2.在大容量長途傳輸時可以節(jié)約大量光纖和再生器,從而大大降低了傳輸成本:3.與信號速率及電調制方式無關,是引入寬帶新業(yè)務的方便手段;4.利用WDM網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡交換和恢復可望實現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。

(3)開發(fā)新代的光纖

傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢,開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡基礎設施的重要組成部分。

(4)全光網(wǎng)絡。未來的高速通信網(wǎng)將是全光網(wǎng)。全光網(wǎng)是光纖通信技術發(fā)展的最高階段,也是理想階段。傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化,但在網(wǎng)絡結點處仍采用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總容量的進一步提高,因此真正的全光網(wǎng)已成為一個非常重要的課題。

四、結語

光纖通信的發(fā)展前景是非常寬廣的?，F(xiàn)在人們所談及的全光通信實際上還是未來真正全光通信的“初級階段”，真正實現(xiàn)全光信號處理的全光網(wǎng)將給人們帶來的通信的變革是現(xiàn)在無法詳盡描述的。

參考文獻

[1]李玲，黃永清.光纖通信基礎.國防工業(yè)出版社.2003，9：1～6.

[2]毛謙，張繼軍.光纖技術的現(xiàn)狀與反展趨勢.中國電信建設.