浅谈光纤通信技术的发展与前景

王晶 柯文婕

【摘要】分析光纤通信技术的发展历史与特点,并对光纤通信技术的发展趋势进行了展望。

【关键词】光纤通信技术的发展;特点;前景

一、光纤通信的历史

1880年，贝尔发明了“光话”。他以日光为光源，大气为传输媒质，传输距离是200m。这标志着现代光通信的开始。他建立了自己的理论，但由于没有可靠、高强度的光源和没有稳定、低损耗的传输媒质，贝尔的“光话”始终没有走上实用化阶段。由于以上所说的两个障碍，光通信的研究一度沉寂。

1960年，第一台相干振荡光源——红宝石激光器问世，激起了世界性的光通信研究热潮。1962年半导体激光器的出现给实用化通信光源带来了希望。1970年，首次研究出在室温下连续工作的双异质结半导体激光器，为使用化的通信光源奠定了基础。

在研究光通信光源的同时，人们进行了各种光波导的研究，其中包括了光导纤维。虽然光导纤维以内部全反射限制光波的传输原理早为人知，并且已经应用在医学上。但在当时作为光导纤维材料的石英玻璃损耗很大。这个问题在早期一直没有得到解决，所以没有办法应用在作为光通信传输媒质。1966年，英国标准电信研究所的华裔科学家高锟博士发表了一篇重要的文章，提出了可以利用带有包层材料的石英玻璃光纤作为光通信的传输媒质。他还预言，通过降低材料的杂质含量和改进制造工艺，可使光纤的衰减下降到20dB/km，甚至更小。1970年，美国Corning玻璃有限公司果然制成了衰减为20dB/km的低损耗石英光纤。它的制成使人们确认光导纤维完全能胜任作为光通信的传输媒质，从而确立了光通信发展的明确目标，揭开了光纤通信发展的新篇章。

光纤通信经过了20年的发展，已经有四代光纤通信进入了使用。在光纤通信发展历史上另一重要里程碑是掺铒光纤放大器的出现，1986年，英国南安敦大学制作出了最初的掺铒光纤放大器。从此，我们迎来了掺铒光纤放大器的黄金时代。

二、光纤技术发展的特点

（1）网络的发展对光纤提出新的要求。下一代网络(NGN)引发了许多的观点和争议。有专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的Ⅳ世界，传递层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率，更大的容量，这非光纤网莫属。

1、扩大单一波长的传输容量。目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit／s，并已开始进行160Gbit／s的研究。40Gbit／s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，不久的将来会出现一种专门的40Gbit／s光纤类型。

2、实现超长距离传输。无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000-5000Km的无中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼放大技术，可以更大地延长光传输的距离。

（2）光纤标准的细分促进了光纤的准确应用。2000年世界电信标准大会将原G.625光纤重新分为G.625A,G．652.8和G.652．0三类光纤，将G．655光纤重新分为G．655．A和G．655．B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求，并提出了一些新的指标概念，对合理使用光纤取得了很好的作用。

（3）新型光纤在不断出现。为了适应市场的要求，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新的品种。

1、用于长途通信的新型大容量长距离光纤。主要是一些大有效面积，低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10-40Gbit/s并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。

2、用于城域网通信的新型低水峰光纤。城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术(CWDM)应用的可能性。

3、用于局域网的新型多模光纤。由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。

4、前途未卜的空心光纤。据报道，美国一些公司及大学研究所真正在开发一种新的空心光纤，即光是在光纤的空气中传输。如果真的实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。

三、光纤技术的发展前景

对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

(1)向超高速系统的发展。目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,主要在北美,在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。

(2)向超大容量波分复用(WDM)系统的演进。采用波分复用系统的主要好处是:1.可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;2.在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本:3.与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;4.利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。

(3)开发新代的光纤

传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。

(4)全光网络。未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。

四、结语

光纤通信的发展前景是非常宽广的。现在人们所谈及的全光通信实际上还是未来真正全光通信的“初级阶段”，真正实现全光信号处理的全光网将给人们带来的通信的变革是现在无法详尽描述的。

参考文献

[1]李玲，黄永清.光纤通信基础.国防工业出版社.2003，9：1～6.

[2]毛谦，张继军.光纤技术的现状与反展趋势.中国电信建设.