光纤通信应用

          光纤通信，顾名思义，就是利用光导纤维传导经过调制而携带信息的光信号，实现信息传递的通信方式。光纤通信技术发展历史并不长，1966年高锟发表论文《Dielectric-Fibre surface waveguides for opticalfrequencies》奠定了光纤技术进入实用的里程碑。经过短短几十年发展，现在光纤技术已经以其突出优势在通信领域得到了广泛应用。

一：光纤通信的基本组成

n 光纤通信的基本组成：光纤通信系统由电端机、光端机、光纤线路、光中继器（光放大器）、复用设备组成。

n 光端机：光发射机的作用就是进行电/光转换，并把转换成的光脉冲信号码流输入到光纤中进行传输。光接收机的作用就是进行光/电转换。光收器件一般是PIN和APD。

n 光源器件一般是LED和LD。

n 光纤：完成光波的传输。

n 电发射/接受：对电信号进行复用/解复用、放大等处理 

二：光纤通信的发展史

1880年，美国科学家贝尔发明光电话。光通信开始起源发展。

1960年,美国人梅曼发明第一台红宝石激光器 。

1966年，英籍华人高锟指出：如果能够减少玻璃中的杂质含量，就可以制造出损耗低于20dB/km的光纤。

1970年是使光纤通信发展出现跨越的一年，美国康宁公司研制出了损耗系数为20dB/km的光纤.同年，美贝尔公司研制出使用寿命长达几小时的半导体激光器。光纤通信从此进入飞速发展。 1976、1979年电报电话公司研制低损耗。

1976、1979年电报电话公司研制低损耗。

1966---1976年,是从基础研究到商业应用的开发时期。短波长、低速率、多模光纤，无中继可达10KM

1976---1986年是以提高传输速率和增加传输距离为目的和大力推广的发展阶段。多模到单模光纤通信系统，无中继可达50-100KM

1986----1996年是以实现超大容量超长距离为目标,全面深入开展新技术援救阶段。

三：光纤通信的优点和缺点

光纤技术相比其他通信技术，具有其无与伦比的优越性，其中最突出的就是其超大容量：理论上讲，一根头发丝粗细的光纤可同时传输1000亿个话路，虽然目前如此高的传输量仍未达到，但相比明线、双绞线、同轴电缆、无线信道这些传统传输介质，其传输能力仍然高出几十甚至上千倍，而把若干根光纤聚集成光缆的传输信息量就可想而知了。所以可以预见，当下乃至未来若干年的信息爆炸时代，光纤通信将逐步成为信息传输的主流技术。

其次，光纤技术还有很多传统传输技术无法比拟的有点，如传输距离长、保密性能好、传输质量好、适应能力强、抗干扰性好、体积小重量轻，便于施工维护、制造原料来源广，生产成本低廉等。

光纤通信除了优点还有缺点,如需要光/电和电/光变换部分；光直接放大难；电力传输困难；弯曲半径不宜太小； 需要高级的切断接续技术；分路耦合不方便。

四：光纤通信的主要技术

     目前光纤通信的主要技术有：相干光通信技术，光孤子通信技术，全光通信网等。

 所谓相干光技术就是在光通信中使用相干调制和外差检测技术。所谓相干调制，就是利用传输信号来控制光载波的频率、相位和幅度。外差检测，就是利用一束本机振荡产生的激光与输入信号在光混频器中进行混频，得到与信号光频率、相位和幅度按相同规律变化的中频信号的技术。

在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上传输，当信号光到达接收端时，首先与一束本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。相干光通信根据本振光频率与信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测。前者光信号经光电转换后获得的是中频信号，还需要二次解调才能被转换成基带信号。后者光信号经光电转换后被直接转换成基带信号，不用二次解调，但它要求本振光频率与信号光频率严格匹配，并且要求本振光与信号光的相位锁定。

光孤子即是理想的光脉冲，由于其很窄，脉冲宽度在皮秒级，这样即可使相邻脉冲间隔很小而不至于发生脉冲重叠吗，产生干扰。利用光脉冲通信其容量可以说几乎是没有限制的，传输速率可达每秒兆比特。

光孤子通信是一种全光非线性通信方案，其基本原理是光纤折射率的非线性（自相位调制）效应导致对光脉冲的压缩可以与群速色散引起的光脉冲展宽相平衡，在一定条件（光纤的反常色散区及脉冲光功率密度足够大）下，光孤子能够长距离不变形地在光纤中传输。它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制，其传输容量比原来最好的通信系统高出1~2个数量级，中继距离可达几百公里，被认为是下一代最有发展前途的传输方式之一。

 全光通信网就是信号传输与交换等主要功能均在光状态下进行而不经过光电转换变成电信号的通信网络。在全光网络中，由于没有光电转换的障碍，所以允许存在各种不同的协议和编码形式，信息传输具有透明性，且无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。

五：光纤通信的发展趋势

1．向超高速系统发展

2.向超大容量WDM系统演进

3.向光传送网方向发展

4.向G.655光纤发展

5.向宽带光纤接入网方向发展

六：总结

从上面对相干光通信技术、光孤子通信技术及全光通信网的简要介绍，我们从概念、关键技术及优缺点上对光纤通信现阶段的几种主流技术有了一个大致了解，同时对该领域未来一段时间的大致走向有了一定认识。

我们在学习了光纤通信这门课之后，通过上网查阅相关文档资料并做上述总结，对光纤通信技术有了更深入的认识，尤其是对光纤通信的发展现状，主流技术及未来几年的发展趋势有了一个大致的了解，同时也对课堂上所学知识有了一定巩固，不论送哪方面而言，都对之后深入该领域的学习打下了良好的基础。