光纖通信發(fā)展?fàn)顩r以及原理結(jié)構(gòu)介紹

1 光纖通信的發(fā)展?fàn)顩r

1966年英籍華裔學(xué)者高錕(C.K.KA)和霍克哈母(C.K.HOCKHAM)發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖(Optical Fiber)進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了現(xiàn)代光通信——光纖通信的基礎(chǔ)。1970年，光纖研制取得了重大突破，同時(shí)作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，是1970年成為光纖通信發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。1976年，美國(guó)在亞特蘭大(ATLANTA )進(jìn)行了世界上第一個(gè)實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)采用GAALAS激光器作為光源，多模光纖做傳輸介質(zhì)，速率為44.7Mb/s，傳輸距離約10km。1976年美國(guó)亞特蘭大進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著光纖通信從基礎(chǔ)發(fā)展到了商業(yè)應(yīng)用的階段。此后，光纖通信技術(shù)不斷發(fā)展：光纖從多模發(fā)展到單模，工作波長(zhǎng)從0.85um發(fā)展到1.31和1.55um，傳輸速率從幾十發(fā)展到幾十。另一方面，隨著技術(shù)的進(jìn)步和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成，光纖價(jià)格不斷下降，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：從初期的市話局間中繼到長(zhǎng)途干線進(jìn)一步延伸到用戶接入網(wǎng)，從數(shù)字電話到有線電視(CATV)，從單一類型信息的傳輸?shù)蕉喾N業(yè)務(wù)的傳輸。目前光纖已成為信息寬帶的主要媒質(zhì)，光纖通信系統(tǒng)將成為未來(lái)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的支柱。

2 光纖通信系統(tǒng)

光纖通信的誕生和發(fā)展是電信史上的一次重要革命與衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信并列為20世紀(jì)90年代的技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，由于因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展和音頻、視頻、數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用的增長(zhǎng)，對(duì)大容量(超高速和超長(zhǎng)距離)光波傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)有了更為迫切的需求。

光纖通信就是利用光波作為載波來(lái)傳送信息，而以光纖作為傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，達(dá)到通信目的的一種最新通信技術(shù)。

通信的發(fā)展過(guò)程是以不斷提高載波頻率來(lái)擴(kuò)大通信容量的過(guò)程，光頻作為載頻已達(dá)通信載波的上限，因?yàn)楣馐且环N頻率極高的電磁波 ，因此用光作為載波進(jìn)行通信容量極大，是過(guò)去通信方式的千百倍，具有極大的吸引力，光通信是人們?cè)缇妥非蟮哪繕?biāo)，也是通信發(fā)展的必然方向。

光纖通信與以往的電氣通信相比，主要區(qū)別在于有很多優(yōu)點(diǎn)：它傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長(zhǎng);線徑細(xì)、重量輕，原料為石英，節(jié)省金屬材料，有利于資源合理使用;絕緣、抗電磁干擾性能強(qiáng);還具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗輻射能力強(qiáng)、可繞性好、無(wú)電火花、泄露小、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可在特殊環(huán)境或軍事上使用。

光纖通信的應(yīng)用領(lǐng)域是很廣泛的，主要用于市話中繼線，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)在這里可以充分發(fā)揮，逐步取代電纜，得到廣泛應(yīng)用。還用于長(zhǎng)途干線通信過(guò)去主要靠電纜、微波、衛(wèi)星通信，現(xiàn)以逐步使用光纖通信并形成了占全球優(yōu)勢(shì)的比特傳輸方法;用于全球通信網(wǎng)、各國(guó)的公共電信網(wǎng)(如我國(guó)的國(guó)家一級(jí)干線、各省二級(jí)干線和縣以下的支線);它還用于高質(zhì)量彩色的電視傳輸、工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和調(diào)度、交通監(jiān)視控制指揮、城鎮(zhèn)有線電視網(wǎng)、共用天線(CATV)系統(tǒng)，用于光纖局域網(wǎng)和其他如在飛機(jī)內(nèi)、飛船內(nèi)、艦艇內(nèi)、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。

圖 1 光通信系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)圖

它適合于光纖模擬通信系統(tǒng)中，而且也適用于光纖數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在光纖模擬通信系統(tǒng)中，電信號(hào)處理是指對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行放大、預(yù)調(diào)制等處理，而電信號(hào)反處理則是發(fā)端處理的逆過(guò)程，即解調(diào)、放大等處理。在光纖數(shù)字通信系統(tǒng)中，電信號(hào)處理是指對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行放大、取樣、量化，即脈沖編碼調(diào)制(PCM )和線路碼型編碼處理等，而電信號(hào)反處理也是發(fā)端的逆過(guò)程。對(duì)數(shù)據(jù)光纖通信，電信號(hào)處理主要包括對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，和數(shù)字通信系統(tǒng)不同的是它不需要碼型變換。