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(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再通過光纖將光信號(hào)傳遞。因其具有傳輸容量大，保密性好，損耗低等許多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)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(diǎn)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(dǎo)電、抗干擾能力強(qiáng)；還具有不易腐蝕、抗輻射能力強(qiáng)、保密性優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，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(dāng)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(tái)”報(bào)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(shí)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(dǎo)纖維的概念，指出了利用光纖進(jìn)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(jìn)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(jìn)展。1970年，在室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器研制成功。雖然它的壽命只有幾個(gè)小時(shí)，但它為半導(dǎo)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(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器的壽命長達(dá)10萬小時(shí)。后來，實(shí)用的“光纖通信系統(tǒng)”得到發(fā)展。1976年，美國進(jìn)行了世界上第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗(yàn)，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(yàn)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(jìn)步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成，光纖的價(jià)格會(huì)不斷地降低，應(yīng)用的范圍會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大，生產(chǎn)光纖通信產(chǎn)品這一行業(yè)會(huì)極大的推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)影響，光纖通信技術(shù)已成為信息社會(huì)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(yù)期會(huì)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(luò)，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞也已開始大量應(yīng)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(shè)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(shí)際測試，驗(yàn)證合格后才能安裝開通。它的比較現(xiàn)實(shí)的出路是轉(zhuǎn)向光的復(fù)用方式。光復(fù)用方式有很多種，但目前只有波分復(fù)用（WDM）方式進(jìn)入了大規(guī)模商用階段，而其它方式尚處于試驗(yàn)研究階段。

（2）向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)

采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)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(gè)發(fā)送波長適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號(hào)同時(shí)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(fù)用（WDM）的基本思路。采用波分復(fù)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(kuò)大幾倍至上百倍；2.在大容量長途傳輸時(shí)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(hào)速率及電調(diào)制方式無關(guān)，是引入寬帶新業(yè)務(wù)的方便手段；4.利用WDM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)可望實(shí)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(yīng)上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡(luò)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(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前，為了適應(yīng)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(yuǎn)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(dāng)前技術(shù)發(fā)展、成本及應(yīng)用需求的實(shí)際狀況看，它距離實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電信接入網(wǎng)絡(luò)這一最終目標(biāo)還會(huì)有一個(gè)較長的發(fā)展過程。

（4）全光網(wǎng)絡(luò)

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(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化，但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍采用電器件，限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康倪M(jìn)一步提高，因此真正的全光網(wǎng)已成為一個(gè)非常重要的課題。目前，全光網(wǎng)絡(luò)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(gè)真正的、以 WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，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(dòng)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(shí)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(dāng)，這使FITH的實(shí)用化成為可能。

光纖通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息化的兩大核心支柱，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)把信息數(shù)字化，輸入網(wǎng)絡(luò)中去；光纖則負(fù)責(zé)信息傳輸?shù)闹厝巍Ｄ壳埃饫w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(dòng)通信網(wǎng)的建設(shè)也需要光纖網(wǎng)來支持；隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)容等，光纖通信有著巨大的市場。光纖通信技術(shù)將其特點(diǎn)與時(shí)代科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)有效結(jié)合，拓寬了通信的應(yīng)用范圍，帶動(dòng)了各領(lǐng)域的快速發(fā)展，產(chǎn)生了更多新效應(yīng)，相信隨著科技的不斷進(jìn)步和更新，光纖通信影響力范圍將逐步擴(kuò)大，勢必對整個(gè)電信行業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響，對未來社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[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(yīng)用. 電子工業(yè)出版社

[3]孫學(xué)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(xué)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(shè)

[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)