王晶 柯文婕

【摘要】分析光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷史與特點(diǎn),并對(duì)光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】光纖通信技術(shù)的發(fā)展;特點(diǎn);前景

一、光纖通信的歷史

1880年，貝爾發(fā)明了“光話”。他以日光為光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，傳輸距離是200m。這標(biāo)志著現(xiàn)代光通信的開始。他建立了自己的理論，但由于沒有可靠、高強(qiáng)度的光源和沒有穩(wěn)定、低損耗的傳輸媒質(zhì)，貝爾的“光話”始終沒有走上實(shí)用化階段。由于以上所說(shuō)的兩個(gè)障礙，光通信的研究一度沉寂。

1960年，第一臺(tái)相干振蕩光源——紅寶石激光器問(wèn)世，激起了世界性的光通信研究熱潮。1962年半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)給實(shí)用化通信光源帶來(lái)了希望。1970年，首次研究出在室溫下連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器，為使用化的通信光源奠定了基礎(chǔ)。

在研究光通信光源的同時(shí)，人們進(jìn)行了各種光波導(dǎo)的研究，其中包括了光導(dǎo)纖維。雖然光導(dǎo)纖維以內(nèi)部全反射限制光波的傳輸原理早為人知，并且已經(jīng)應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上。但在當(dāng)時(shí)作為光導(dǎo)纖維材料的石英玻璃損耗很大。這個(gè)問(wèn)題在早期一直沒有得到解決，所以沒有辦法應(yīng)用在作為光通信傳輸媒質(zhì)。1966年，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信研究所的華裔科學(xué)家高錕博士發(fā)表了一篇重要的文章，提出了可以利用帶有包層材料的石英玻璃光纖作為光通信的傳輸媒質(zhì)。他還預(yù)言，通過(guò)降低材料的雜質(zhì)含量和改進(jìn)制造工藝，可使光纖的衰減下降到20dB/km，甚至更小。1970年，美國(guó)Corning玻璃有限公司果然制成了衰減為20dB/km的低損耗石英光纖。它的制成使人們確認(rèn)光導(dǎo)纖維完全能勝任作為光通信的傳輸媒質(zhì)，從而確立了光通信發(fā)展的明確目標(biāo)，揭開了光纖通信發(fā)展的新篇章。

光纖通信經(jīng)過(guò)了20年的發(fā)展，已經(jīng)有四代光纖通信進(jìn)入了使用。在光纖通信發(fā)展歷史上另一重要里程碑是摻鉺光纖放大器的出現(xiàn)，1986年，英國(guó)南安敦大學(xué)制作出了最初的摻鉺光纖放大器。從此，我們迎來(lái)了摻鉺光纖放大器的黃金時(shí)代。

二、光纖技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)

（1）網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光纖提出新的要求。下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭(zhēng)議。有專家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)層面上的Ⅳ世界，傳遞層面上的光的世界和接入層面上的無(wú)線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率，更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬。

1、擴(kuò)大單一波長(zhǎng)的傳輸容量。目前，單一波長(zhǎng)的傳輸容量已達(dá)到40Gbit／s，并已開始進(jìn)行160Gbit／s的研究。40Gbit／s以上傳輸對(duì)光纖的PMD將提出一定的要求，不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)一種專門的40Gbit／s光纖類型。

2、實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸。無(wú)中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000-5000Km的無(wú)中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼放大技術(shù)，可以更大地延長(zhǎng)光傳輸?shù)木嚯x。

（2）光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用。2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)將原G.625光纖重新分為G.625A,G．652.8和G.652．0三類光纖，將G．655光纖重新分為G．655．A和G．655．B兩類光纖。這種光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求，并提出了一些新的指標(biāo)概念，對(duì)合理使用光纖取得了很好的作用。

（3）新型光纖在不斷出現(xiàn)。為了適應(yīng)市場(chǎng)的要求，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開發(fā)新的品種。

1、用于長(zhǎng)途通信的新型大容量長(zhǎng)距離光纖。主要是一些大有效面積，低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級(jí)至10-40Gbit/s并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號(hào)的傳輸距離大大延長(zhǎng)。

2、用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖。城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡(jiǎn)化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)(CWDM)應(yīng)用的可能性。

3、用于局域網(wǎng)的新型多模光纖。由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線也采用了多模光纖來(lái)代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場(chǎng)份額會(huì)逐漸加大。

4、前途未卜的空心光纖。據(jù)報(bào)道，美國(guó)一些公司及大學(xué)研究所真正在開發(fā)一種新的空心光纖，即光是在光纖的空氣中傳輸。如果真的實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，并大大降低光通信的成本。

三、光纖技術(shù)的發(fā)展前景

對(duì)光纖通信而言,超高速度、超大容量和超長(zhǎng)距離傳輸一直是人們追求的目標(biāo),而全光網(wǎng)絡(luò)也是人們不懈追求的夢(mèng)想。

(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。

(2)向超大容量波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)的演進(jìn)。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(zhǎng)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(wú)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(lái)透明的、具有高度生存性的光聯(lián)網(wǎng)。

(3)開發(fā)新代的光纖

傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長(zhǎng)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(shì),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。

(4)全光網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)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。

四、結(jié)語(yǔ)

光纖通信的發(fā)展前景是非常寬廣的?，F(xiàn)在人們所談及的全光通信實(shí)際上還是未來(lái)真正全光通信的“初級(jí)階段”，真正實(shí)現(xiàn)全光信號(hào)處理的全光網(wǎng)將給人們帶來(lái)的通信的變革是現(xiàn)在無(wú)法詳盡描述的。

參考文獻(xiàn)

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