光纤通信技术简介_光纤通信技术介绍

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内蒙古科技大学

现代通信概论

结课论文

光纤通信技术简介

入学年级2011级 所在班级通信1班

学生姓名韩秉宏

学号 1167119127指导教师张宝华

2012年5月22日、【摘要】光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。光纤通信具有高速度，大容量，高保密的要求。光纤通信技术自20世纪70年代诞生以来，不断发生着日新月异的变化，已成为当今信息传输的主要手段。经济发展社会进步是人类进入了信息化时代，通信业务猛增长，极大地促进了光纤通信技术的发展。信息产业已成为国民经济的基础产业，作为信息产业基础的通信网建设尤其是光纤同信网的建设规模与水平已成为衡量国家综合实力的重要方面。

【关键词】光纤通信，激光，发展趋势，前景，接入技术

【正文】

1光纤通信发展简史

早在三千多年前，我国就利用烽火台火光传递信息，这是一种视觉光通信。1880年贝尔发明了光电话。但是它们所传输的信息容量小，距离短，可靠性低，设备笨重，究其原因是由于采用太阳光等普通光源。

1960年7月8日美国科学家梅曼（Maiman）发明了世界上第一台红宝石激光器。激光器发出的激光与普通光源发出的光相比，其光束的强度极高，方向性极好，是一种理想的通信载波。后来各种不同的激光器相继出现，但是当时人们还没有一种好的传送光波的介质。然而大气光通信虽然在机动性，灵活性方面具有优势，适合于大气层视觉范围，星际之间，水下等特殊场合的通信，但用于长距离的陆地海底通信显然是不理想的。正在许多人为光通信的前途表示担忧时，英国标准远程通信实验室的英籍华人高锟博士（K.C.Kao）提出了大胆的设想，他认为电可以沿着导电的金属向前传输，那么光也可以沿着导光的玻璃纤维，即光导纤维传输，这就开启了光纤通信的大门。

20世纪60年代，光导纤维的损耗很大，使得光通信的传输距离限制在短距离内。1970年纽约康宁（Corning）玻璃厂的Kapron,Keck和Mmaarer发明了一种低损耗光纤，这是光通信在实际应用中的又一重大突破。这种采用光导纤维来传送光波的通信就是现在所说的光纤通信。自此以后各种低损耗的光纤如雨后春笋般地出现，这为光纤通信打下良好的基础。就在对光纤损耗的研究获得巨大突破的同时，美国贝尔实验室于1970年研制成功了可在室温连续工作的半导体激光器。半导体激光器体积小，耗电少，通过注入电流可方便的实现对信号的调制，具有寿命长可靠性高等优点。至此，可以说光纤通信向实用化发展的两大障碍——没有良好的光源和理想的传输介质，都得到了圆满的解决。此后各种各样的光纤通信系统就很快地发展起来了。

1976年，在美国亚特兰大成功的进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统实验。

1977年，美国芝加哥电话局进行了速率为44.7Mb/s的光纤通信系统的现场实验。1978年，日本进行了速率为100Mb/s的光纤通信系统现场实验。

1980年，日本进行了速率为400Mb/s的光纤通信系统现场实验。

1989年，ITU-T(美国电信联盟电信委员会)制定了155Mb/s,622Mb/s,2.5Gb/s等SDH速率标准。

自1982年以后，光纤通信迅速发展，促进了光纤的应用和产业化，光纤的需求量呈指数规律上升。无论是在陆地，还是在海底都敷设了光纤光纤已经延伸到我们的办公桌和家中。光纤已成为高质量信息传输的主要手段。

2光纤通信的优点

光纤通信之所以被广泛应用，就是它有一定的优越性，当然它也有不足之处。下面说一下它的特点。

（1）通信容量大。由于光纤的可用带宽较大，一般在10GHz以上使光纤通信系统具

有较大的通信容量。而金属电缆存在的分布电容和分布电感实际起到了低通滤波

器的作用，使传输频率，带宽以及信息承载能力受到限制。现代光纤通信系统能

够将速率为几十Gb/s以上的信息传输上百英里，允许大约数百万条话音和数据

信道同时在一根光缆中传输。实验室里，传输速度达Tb/s级的系统已研制成功。

光纤通信巨大达信息传输能力，使其成为了信息传输的主体。

（2）传输距离长。光缆的传输损耗比电缆低，因而可传输更长的距离。光纤系统仅需

要少量的中继器，而光缆与电缆的造价基本相同，少量的中继器使光纤系统的总

成本比相应的金属电缆通信系统的要低。

（3）抗电磁干扰。光纤通信系统避免了电缆间由于相互靠近而引起的电磁干扰。金属

电缆发生干扰的主要原因就是金属导体向外泄漏电磁波。由于光纤的材料是玻璃

或塑料，都不导电，因而不会发生电磁波的泄漏，也就不存在相互之间的电磁干

扰。

（4）抗噪声干扰。光纤不导电的特性还避免了光缆受闪电，电机，荧光灯及其他电器

元件的电磁干扰，外部的电噪声也不会影响光波的传输能力。此外，光缆不辐射

射频能量的特性也使它不会干扰其他通信系统，这在军事上的运用时非常理想的而其他种类的通信系统在核武器的影响下（电磁脉冲干扰）会遭到毁灭性的破坏。

（5）适应环境。光纤对恶劣环境有较强的抵抗能力。它比金属电缆更能适应温度的变

化，而且腐蚀性的液体或气体对其影响较小。

（6）重量轻，安全，易敷设。光缆的安全和维护比较安全，简单，这是因为：首先，玻璃或塑料都不导电，没有了电流通过或电压的干扰；其次，它可以在易挥发的液体或气体周围使用而不必担心会引起爆炸或起火；第三，它比相应的金属电缆

体积小，重量轻更便于机载工作，而且它占用的储存空间小，运输也方便。

（7）保密性好。由于光纤不向外辐射能量，很难用金属感应器对光缆进行窃听，因此

它比常用的铜缆保密性强。

（8）寿命长。尽管还没得到证实，但可以断言，光纤通信系统远比金属设施的使用寿

命长，因为光缆具有更强的适应环境变化和抗腐蚀的能力。

（9）原材料来源丰富，潜在价格低廉。制造石英光纤的最基本原料是二氧化硅，即砂

子，而砂子在大自然中几乎是取之不尽用之不竭。因此潜在价格是十分低廉的。

3光纤通信的发展趋。

光纤通信的潜力是巨大的，目前的光纤通信应用水平据分析仅仅是其水平的1%—2%左右。光纤通信作为现代通信的主要支柱之一，在现代通信网中起着重要的作用。光纤通信具有以下几个发展趋势：

（1）波分复用技术（WDM）。所谓波分复用，就是用一根光纤同时传输几种不同波长的光波，以达到扩大通信容量的目的。在系统的发送端，由各个分系统分别发出不同

波长的光波，并由合波器合成一束光波进行传输，而在接受端用分波器把几种光波

分离开，分别输入到各个分系统的光接收机。

（2）相干光通信。所谓相干光通信，就是在发端由激光器发出谱线级窄，频率稳定，相

位恒定的相干光，并用先进的调制方法(如FSK,ASK和PSK)对之进行调制。在收端，把由光纤传输来的相干光载波与本振光源发出的相干光，经光耦合器后加到光混频

器上进行混频与差频，然后把差频后的中频光信号进行放大，检波。相干光通信技

术一则可以增大光纤的传输容量，二则可以大大提高光接收机的灵敏度。

（3）超长波长光纤通信。为了实现越来越大的信息容量和超长距离传输，必须使用低损

耗和低色散的单模光纤。所谓单模光纤，就是光纤中只存在一种模式（由光纤导引

沿光纤轴线向前传播的电磁波），光源耦合进光纤的能量以该模式向前传输。光源发

出的光在多模在多模光纤上传播时能量被分配到不同的模上向前传播，则不同模在光纤中传输的速度就不一样的，因而经过一定长度的光纤后，不同的模达到的时间

有差异。如果用单模光纤就不一样了，它可以减少损耗，色散，这样一来传输距离

就不是问题了。

（4）光集成技术。它和电子设计中的集成电路相似，是把许多微型光学元件，如光源器

件，光检测器件，光透镜，光滤波器等集成在一块很小的芯片上，构成具有复杂性

能的光器件；还可以和集成电路等电子元件集成在一起形成更复杂的光电部件，如

光发送机和光接收机等。采用光集成技术，不仅使设备的体积，重量大大减小，而

且提高了稳定性欲可靠性。

（5）光孤子通信。通信容量越大，要求光脉冲越窄。窄光脉冲经光纤传输后，因光纤的色散作用出现脉冲展宽现象而引起码间干扰，因此脉冲展宽一直是制约大容量，长

距离传输的关键因素。经研究发现，当注入光强密度足够大时，会引起光脉冲变窄的奇特现象，其光脉冲宽度可低达几个皮秒，即所谓光孤子脉冲。进程用孤子脉冲

可以实现超大容量的光纤通信

（6）实现超大容量通信的近期趋势。时分复用、波分复用、光时分复用、光放大技术、色散补偿技术。这些技术的应用将会使光纤通信技术更加完善，也会使得通信行业

更进一层楼。结束语

总之，光纤通信技术在以后的发展中会走向更高的水平，也会为我们的生活带来更大的方便。通过这段时间的学习，我也认识到现在通信行业的发展前景非常可观，也可能有新的技术加入到通信行业。由最近几年的发展可知，光纤通信在以后的通信中将占到更高的地位。但是这也不能说明其他通信方式就会停止发展或者被取代，毕竟光纤也有自己的不足。由此可知，以后的通信将趋向于多元化，各种通信技术的综合应用，这样不仅带动了各种通信技术的发展，也使我们的选择多样化，生活多样化。

【参考文献】

[1]光纤通信技术/顾生华主编。—北京：北京邮电大学出版社，2004

[2]光纤通信/张宝富等编著。—西安：西安电子科技大学出版社，2004.2

[3]光纤通信/彭利标主编。—北京：机械工业出版社，2007.3

[4]光纤通信技术/王加强编著。—武汉：武汉大学出版社，2007.8

[5]光纤通信简明教程.袁国良.北京.清华大学出版社，2006.12