光纤通信技术和发展趋势.pdf

主题词或关键词 : 信息科学 光波 光纤 通信技术 光纤由内芯和包层组成，内芯一般为几十微米或几微米，比一根头发 丝还细；外面层称为包层，包层的作用就是保护光纤。 编辑本段 发展历史 光纤通信是利用光波作 载波 ，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至 另一处的通信方式。１９６６年英籍华人 高锟 博士发表了一篇划时代性的 论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃 光学纤维 ，能作为通信媒质。 从此，开创了光纤通信领域的研究工作。１９７７年 美国 在芝加哥相距７ ０００米的两电话局之间，首次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。 ８５微米波段的 多模光纤 为第一代 光纤通信系统 。１９８１年又实现了两 电话局间使用１ . ３微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通信系统。１ ９８４年实现了１ . ３微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。 ８０年代中后期又实现了１ . ５５微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通 信系统。用光波分复用提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第 五代光纤通信系统。新系统中，相干光纤通信系统，已达现场实验水平， 将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的速率，２０世纪末或２１世 纪初可能达到实用化。在该系统中加上 光纤放大器 有可能实现极高速率和 极长距离的光纤通信。 编辑本段 组成结构 就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分 : 光纤光缆技 术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 光纤光缆技术 光纤技术的进步可以从两个方面来说明 : 一是通信系统所用的光纤 ; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有 3 个，即 850nm(第一窗口 ) 、 1310nm(第二窗口 ) 以及 1550nm(第三窗口 ) 。近几年相继开发出第四窗口 (L 波段 ) 、第五窗口 ( 全波光纤 ) 以及 S 波段窗口。其中特别重要的是无 水峰 的 全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从 1280nm到 1625nm 的广 阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几 千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面 是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。 特种光纤具体有以下几种 : 1. 有源光纤 这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。如掺铒 (Er3+) 、掺钕 (Nb3+) 、 掺镨 (Pr3+) 、掺镱 (Yb3+) 、掺铥 (Tm3+) 等，以此构成激光活性物质。这是 制造光纤 光放大器 的核心物质。不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作 波段，如 掺饵光纤放大器 (EDFA)应用于 1550nm 附近 (C 、 L 波段 ); 掺镨光纤 放大器 (PDFA) 主要应用于 1310nm波段 ; 掺铥光纤放大器 (TDFA) 主要应用于 S 波段等。这些 掺杂光纤放大器 与喇曼 (Raman)光纤放大器一起给光纤通信技 术带来了革命性的变化。 它的显著作用是 : 直接放大光信号， 延长传输距离 ; 在光纤通信网和有线电视网 (CATV 网) 中作分配损耗补偿 ; 此外，在波分复用 (WDM)系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。正因为有了光 纤放大器