光纖通信的發(fā)展概述及未來趨勢

周莎莎

【摘要】 光纖通信屬于有線通信，它的傳輸媒介是光纖，信息載體是光，首先將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，再通過光纖將光信號傳遞。因其具有傳輸容量大，保密性好，損耗低等許多優(yōu)點，已經(jīng)成為當今世界最主要的有線通信方式。本文先概述光纖通信的背景意義和發(fā)展歷史，然后總結(jié)光纖通信的特點并展望它未來的發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】 光纖 通信 背景 意義 發(fā)展

光纖通信和以往的電氣通信相比，有著許多優(yōu)勢：頻帶寬、容量大；損耗低、中繼距離長；用石英作為原料，環(huán)保無污染；不導電、抗干擾能力強；還具有不易腐蝕、抗輻射能力強、保密性優(yōu)等優(yōu)點，這可在軍事上或特殊環(huán)境使用。近年來光纖通信發(fā)展迅猛，已經(jīng)成為當今最主要的有線通信方式。

光纖通信的發(fā)展歷經(jīng)了漫長而艱辛的過程。在早期，人類已經(jīng)開始使用光傳遞信息了。比如中國古代用“烽火臺”報警，歐洲人用旗語傳送消息等。1880年，美國人貝爾發(fā)明了光電話，這是現(xiàn)代光纖通信的雛形。1960年，美國的梅曼發(fā)明了激光器，它可以產(chǎn)生相干光，實現(xiàn)光調(diào)制。1966年，美籍華人高錕和霍克哈姆發(fā)表論文，首次提出了低損耗光導纖維的概念，指出了利用光纖進行信息傳輸?shù)目尚行院图夹g(shù)途徑，奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。

1970年，“光纖”的研制取得了重大突破。美國康寧公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。隨著光纖制備技術(shù)水平的不斷提高，進而將梯度折射率多模光纖的衰減系數(shù)降至4dB/km。經(jīng)過十多年的研究，光纖損耗不斷降低并接近極限。1970年，光纖通信用的“光源”取得突破性進展。1970年，在室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷雙異質(zhì)結(jié)半導體激光器研制成功。雖然它的壽命只有幾個小時，但它為半導體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。后來又陸續(xù)出現(xiàn)多種激光器，且壽命不斷延長。1977年，貝爾實驗室研制的半導體激光器的壽命長達10萬小時。后來，實用的“光纖通信系統(tǒng)”得到發(fā)展。1976年，美國進行了世界上第一個光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗，系統(tǒng)采用GaAlAs激光器作為光源，多模光纖作為傳輸介質(zhì)，速率為44.736Mbit/s、傳輸距離約10km，這一試驗使光纖通信向?qū)嵱没~出了第一步。

目前，光纖這種材料已經(jīng)成為主要傳輸信息的媒質(zhì)。隨著科技的進步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成，光纖的價格會不斷地降低，應用的范圍會不斷地擴大，生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品這一行業(yè)會極大的推動國民經(jīng)濟的發(fā)展。光纖是最偉大的發(fā)明之一，它徹底改變了人類通訊的模式，為目前信息高速公路奠定了基礎(chǔ)。近年來，光纖通信飛速發(fā)展，對通信技術(shù)產(chǎn)生了深遠影響，光纖通信技術(shù)已成為信息社會的支柱，是信息“高速公路”的骨干網(wǎng)，是用戶、接入網(wǎng)及今后世界通信發(fā)展的主體。光纖通信未來前景可觀，預期會朝下述幾方面發(fā)展：

（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。但是，10Gbps系統(tǒng)對于光纜極化模色散比較敏感，而已經(jīng)鋪設的光纜并不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統(tǒng)的要求，需要實際測試，驗證合格后才能安裝開通。它的比較現(xiàn)實的出路是轉(zhuǎn)向光的復用方式。光復用方式有很多種，但目前只有波分復用（WDM）方式進入了大規(guī)模商用階段，而其它方式尚處于試驗研究階段。

（2）向超大容量WDM系統(tǒng)的演進

采用電的時分復用系統(tǒng)的擴容潛力已盡，然而光纖的200nm可用帶寬資源僅僅利用了不到1%，99%的資源尚待發(fā)掘。如果將多個發(fā)送波長適當錯開的光源信號同時在一極光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用（WDM）的基本思路。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(diào)制方式無關(guān)，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)新一代的光纖

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(chǔ)設施的重要組成部分。目前，為了適應干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光（G.655光纖）和無水吸收峰光纖（全波光纖）。從長遠來看，BPON技術(shù)無可爭議地將是未來寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向，但從當前技術(shù)發(fā)展、成本及應用需求的實際狀況看，它距離實現(xiàn)廣泛應用于電信接入網(wǎng)絡這一最終目標還會有一個較長的發(fā)展過程。

（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(shù)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(jié)點處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M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。目前，全光網(wǎng)絡的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景從發(fā)展趨勢上看，形成一個真正的、以 WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡層，建立純粹的全光網(wǎng)絡，消除電光瓶頸已成為未來光通信發(fā)展的必然趨勢。

（5）光纖到戶

移動通信發(fā)展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端，希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當，這使FITH的實用化成為可能。

光纖通信技術(shù)和計算機技術(shù)是信息化的兩大核心支柱，計算機負責把信息數(shù)字化，輸入網(wǎng)絡中去；光纖則負責信息傳輸?shù)闹厝?。目前，光纖技術(shù)大量的理論正在研究中，可以講是通信領(lǐng)域的第二次革命。

中國已建立了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè)，移動通信網(wǎng)的建設也需要光纖網(wǎng)來支持；隨著寬帶業(yè)務的發(fā)展、網(wǎng)絡需要擴容等，光纖通信有著巨大的市場。光纖通信技術(shù)將其特點與時代科技、經(jīng)濟、社會有效結(jié)合，拓寬了通信的應用范圍，帶動了各領(lǐng)域的快速發(fā)展，產(chǎn)生了更多新效應，相信隨著科技的不斷進步和更新，光纖通信影響力范圍將逐步擴大，勢必對整個電信行業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更加深遠的影響，對未來社會的經(jīng)濟發(fā)展做出巨大的貢獻。

參 考 文 獻

[1] 樊昌信等. 通信原理. 國防工業(yè)出版社

[2]方志豪，方銳等. 光纖通信原理與應用. 電子工業(yè)出版社

[3]孫學康，張金菊等. 光纖通信. 人民郵電出版社

[4]張明德，孫小菡. 光纖通信原理與系統(tǒng). 東南大學出版社

[5]毛謙，張繼軍. 光纖技術(shù)的現(xiàn)狀與反展趨勢. 中國電信建設

[6]李業(yè). 淺論我國光纖通信的現(xiàn)狀及發(fā)展出路. 信息技術(shù)