2-光纤发展(高军诗v3)

林金桐教授，是北京邮电大学校长，博士生导师。

长期从事光通信工程、高速光通信系统、宽带光纤接入网等方向的研究和教学工作。

为光通信前沿课题组学术带头人，中国通信学会国际学术交流委员会副主任，全国高校工科电子类教学指导委员会专业组副主任委员，北京信息通信学会副理事长。

我们节选了北京邮电大学校长林金桐老先生的一段课程，希望能给大家一定的帮助光纤通信的现状及发展主要介绍三个方面的内容：第一是，回顾光通信发展的里程碑；第二是光通信的复用技术。

WDM/OTDM/OCDMA；第三是光通信的网络，智能光网络，光接入网技术，全光网。

特别介绍中国电信、中国网通的光通信发展趋势以及移动通信问题。

一、光通信发展的里程碑光通信应该从哪里开始呢？1966年一位中国学者高琨在英国提出一个命题。

他当时提出的建议说，如果我们制作光纤能够使它氢氧根离子比较少的话，光纤的衰减是可以比较小的，是可以作为光通信的。

在他以前人们讨论光通信时都很复杂，现在想起来都很可笑的。

做一个玻璃管里面镀银，光在里面反射，这样送光，没有一个光纤的概念，是高琨博士提出光纤的概念，我们想到人类历史，三个国家很重要，就是中国、英国和美国。

中国是对农业文明有杰出的贡献，英国是对工业文明有杰出的贡献，而美国是对信息革命有杰出的贡献。

中国那时很强大，就是中国在农业革命技术领先，发明创造非常多，如水稻、茶叶、蚕丝。

英国在工业革命方面的发明创造非常多，蒸汽机、火车、汽车、轮船，这些都是英国人发明的。

信息革命开始你可以看到大多数都来自美国，电报、电话，然后是各种各样计算机、半导体、集成电路，都是在美国那里发明的，因此他现在耀武扬威，因为他掌握最新的技术。

很高兴1966年光纤就开始重新有我们中国人的名字。

他后来到香港中文大学当校长，高琨博士已退休，现在香港一个网络公司任顾问，他也是北邮的名誉教授，常到北邮讲学。

他提出，如果光纤做的好，20 db／KM是能够实现的。

这个设想用了四年时间，康宁公司就做出来了，20db／KM，现在就更不得了了，衰减很小很小，到1978年一共用了12年的时间，美国就真的使用了，光纤的通信系统就实现了。

光纤通信在电力发展的现状及前景1光纤通信技术的阐述光纤通信是通过利用光纤去传输携带信息的光波。

目前，较为实用性的光纤通信系统，普遍采用的是数字编码，强度调制，直接检波通信系统。

它由常规的电端机、光端机、光中继器集光缆传输线路所组成。

发信端将信息转换及处理成为易于传输的电信号，而电信号控制光源，进而使得发出的光信号拥有相应传输信号特点，实现“电—光信号”的转换；收信端则凭借电二极管等将通过光纤传输而来的光信号换成电信号，实现“光—电信号”的转换。

此外，电信号再经其他处理及转换，还原信息原貌。

光纤通信系统中，载波的光波频率远比电波的高，而传输介质光纤的损耗又远比同轴电缆、导波管的低，因此光纤通信的容量远大于微波通信。

构造光纤材料的是玻璃，玻璃是种电气绝缘体，故而不需担心会发生接地回路，光纤间的串绕十分小；通过光纤传输的光波，不会因光信号的泄漏而被人窃听信息；光纤的芯非常细，因此由多芯所组成的光缆的直径十分小，故用光缆作为传输信道的传输系统占有空间也很小。

2光纤通信在电力系统中的应用2.1普通光纤芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套。

光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。

纤芯是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,电力通信中一般使用于城网10KV线路和短距离的传输。

2.2OPGW光缆OPGW光缆，又称为光纤复合地线、光纤架空地线以及地线复合光缆等，其是一种在电力传输线路的地线中内含有可供通信使用的光纤单元的光缆。

其可凭借复合于地线里面的光纤去传输信息，还可以作输电线路的防雷线，为输电导线的抗雷闪放电供以屏蔽保护。

此外，其是一种光缆与架空地线的复合体，且而非是此两者间简单的相加。

将光纤置于架空高压输电线系统中的地线，用来组成输电线路之上的光纤通信网，此类结构形式不仅具有通信功能，还拥有地线功能，通常称之为OPGW光缆。

鉴于光纤拥有自重轻、抗电磁干扰能力强等的特点，其可安装于输电线路杆塔的顶部，而且不需要去考虑电磁腐蚀以及最佳的架挂位置等问题。

国内外光纤光缆现状及发展趋势分析光缆通信在我国已有20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。

光纤光缆在我国的发展可以分为这样几个阶段:对光缆可用性的探讨；取代市内局间中继线的市话电缆和ＰＣM电缆；取代有线通信干线上的高频对称电缆和同轴电缆。

这两个取代应该说是完成了;现正在取代接入网的主干线和配线的市话主干电缆和配线电缆，并正在进入局域网和室内综合布线系统。

目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播通信、电力通信和军用通信等领域。

１光纤符合ＩTU－ＴＧ.652．Ａ规定的普通单模光纤是最常用的一种光纤。

随着光通信系统的发展，光中继距离和单一波长信道容量增大,G.6５2．A光纤的性能还有可能进一步优化，表现在１550nm区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。

符合ITU－T G.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。

G.653光纤虽然可以使光纤容量有所增加，但是，原本期望得到的零色散因为不能抑制四波混频,反而变成了采用波分复用技术的障碍。

为了取得更大的中继距离和通信容量，采用了增大传输光功率和波分复用、密集波分复用技术，此时，传输容量已经相当大的G．6５２普通单模光纤显得有些性能不足,表现在偏振模色散(PMD)和非线性效应对这些技术应用的限制。

在10Ｇb／s及更高速率的系统中，偏振模色散可能成为限制系统性能的因素之一。

光纤的ＰＭD通过改善光纤的圆整度和/或采用“旋转”光纤的方法得到了改善，符合ITU-T Ｇ.652．Ｂ规定的普通单模光纤的PＭＤQ通常能低于0.５ｐs／kｍ１/2,这意味着STM－64系统的传输距离可以达到大约4０0km。

Ｇ.６52．B光纤的工作波长还可延伸到16０0nm区。

G.652.A和Ｇ.６52.B光纤习惯统称为G．652光纤。

光纤的非线性效应包括受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制、互相位调制、四波混频、光孤子传输等。

科技！论坛中国科技信息２００６年第４期ＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＦｅｂ．２００６光纤通信的发展现状和未来王磊裴丽北京交通大学光波所１０００４４摘要：光纤通信自问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通信成为可能。

目前它已成为一种不可替代的、最主要的信息传输技术。

这篇文章简要介绍了光纤通信的特性和现阶段国内外应用光纤通信的基本－睛况，比较详细地总结了目前光纤通信主要技术——光波分复用技术、光孤子通信技术和光纤接八技术的基本原理、优势、发展状况和国内外近期所能达到的技术水平，最后论述了未来光纤通信将是朝着光纤到户、全光网络的方向发展，最终会提供更多更好的信息服务。

关链词：波分复用；光弧子通信；光纤到户１。

光纤通信概况方案，它在我国多个运营商的网络中得到应实现了２０Ｇｂｉｔ／Ｓ、１０５ｋｉｎ的传输。

近年来１９６６年，美籍华人高锟博士（Ｃ．Ｋ．用；以１０Ｇｂｉｔ／ｓ为基础的ＤＷＤＭ系统已逐渐时域上的亮孤子、正色散区的暗孤子、空域上后Ｋａｏ）和霍克哈姆（Ｃ．Ａ．Ｈｏｃｋｈａｍ）发表成为核心网的主流。

ＤＷＤＭ系统除了波长数开的三维光弧子等，由于它们完全由非线性彭论文，预见了低损耗的光纤能够应用于通信，和传输容量不断增加外，光传输距离也从应决定，不需要任何静态介质波导而备受国映敲开了光纤通信的大门。

从此光纤在通信中的６００ｋｍ左右大幅度扩展到２０００ｋｍ以上。

１．外研究人员的重视ｆ“。

应用引起了人们的重视，很快在１９７０年８月，２８ｎ）ｉｔ／ｓ（１２８Ｘ１０Ｇｂｉｔ／ｓ）的ＤｗＤＭ系统已达到众多实验结果表明，光弧子通信具有远韪美国康宁公司首次研制成功损耗为２０ｄＢ／ｋｍ的无中继传输８０Ｏ０ｋＩｌｌ；实验室最高记录已达离光传输能力，可用于海底光缆通信等，而目光纤，光纤通信的时代由此开始了。

与传统的４０Ｇｂｉｔ／ｓ无电再生传输１００００ｋｍ［３‟４，“。

信息科学前沿讲座——浅谈光纤通信技术的发展一、光纤通信的发展历程1966年英籍华人高馄发表了论文——《光频率介质纤维表面波导》，提出能够用石英制作光导纤维，其损耗可以控制在20 dB/km的范围内，可实现大容量的光纤通信。

当时，世界上只有英国的标准电信实验室（STL）、美国的康宁（Corning）玻璃公司，美国贝尔（Bell）实验室等几个少数机构的领导相信该理论的可实施性。

1970年，康宁公司研制出损失低达20dB/km，长约30 m的石英光纤（据说花费了3000千万美元）。

1976年，贝尔实验室建立了一条从华盛顿到亚特兰大实验线路，传输速率仅45Mb/s，只能传输数百路电话，此时若使用同一级别的同轴电缆，可传输1800路电话。

当时尚无适用于光纤通信的激光器，只能使用发光二极管（LED）做光纤通信的光源，这便是导致光纤传输速率低于同轴电缆的原因。

1984年左右，适用于光纤通信的半导体激光器研制成功，使得光纤通信的数据传输速率达到144 Mb/s，可同时传输1920路电话。

到了1992年，一根光纤的数据传输速率达到了2.5Gb/s，相当3万余路电话。

1996年，各种波长的激光器相继研制成功，这使得光纤通信可实现多波长多通道的数据传输，即所谓“波分复用（CWDM）”技术，也就是在1根光纤内，传输多个不同波长的光信号，于是光纤通信的传输容量倍增。

在2000年的时候，利用WDM技术，一根光纤的传输速率已经能够达到640 Gb/s。

在提出光纤通信理论之后的几十年里，高锟的理论成为了现实，光纤通信得到了飞速的发展。

2010年，高馄因在光纤通信领域做出的巨大贡献获得了诺贝尔奖。

有人对高馄1976年发明了光纤，而2010年才获得诺贝尔奖有很大的疑问。

事实上，从以上光纤发展史可以看出，尽管光纤的容量很大，没有高速度的激光器和微电子仍不能发挥光纤超大容量的作用。

现在，电子器件的传输速率只能达到Gb/s量级，而各种波长的高速激光器的出现使光纤的传输速率已经达到了Tb/s量级(C1 Tb/s=1000 Gb/s)，人们认识到了——光纤的发明引发了通信技术的一场革命!二、我国光纤通信的发展历程我国于20世纪70年代初就开始了光纤通信的基础研究。

浅析光纤通信的现状与发展趋势发布时间：2022-11-07T07:14:30.648Z 来源：《科技新时代》2022年6月第12期作者：何丽敏[导读] 现如今，国内已经正式进入通信时代，很多生产领域上也全面铺开了光纤铺设，相关技术得以应用何丽敏 35062319881218****摘要现如今，国内已经正式进入通信时代，很多生产领域上也全面铺开了光纤铺设，相关技术得以应用。

光纤通信技术是一种新型的通信技术，相对传统而言，新技术的数据传输速度加快、保密性加强，同时具有了更强的抗干扰力，因此本文对于光纤通信技术的发展现状与未来发展趋势进行了探寻和研究，并结合目前现状情形提出了其未来发展的特点，希望能为光纤通信技术的发展奠定基础。

关键词：光纤通信；现状；发展趋势1 引言光纤通信有很多的特点，比如通信可以是大容量的、传输距离相当强，而且光纤通信还具有高质量、强抗干扰能力、重量轻、易于施工、长寿命的特点。

随着目前信息科技技术的重视度越来越高，国内通信系统面临着严峻的问题，同时也出现了大量的机遇，比如原有的通信体系如若进行更新、更有效的创新和研发，就能得到优化，从而促进光纤通信技术更为迅速的发展。

现如今，光纤通信技术的发展使得很多研发人员和通信专业人士进行肯定，同时也为目前人们的生产和生活带来了非常巨大的便利。

2 光纤通信技术特点分析2.1 抗电磁干扰能力强光纤通信技术具有很强的抗电磁干扰能力。

光纤的组成材料使得其物理属性可以预估，在实际的运行中，因为其组成材料的性质，因此其抗电磁的能力很少受到外界的影响。

光纤的物理材料是石英，石英对于自然界的电磁干扰有天然的抵御能力，甚至于，即便是太阳黑子或者电离层的变化，也很难威胁到通信光纤的信号传输。

通信光纤的铺设条件不受到时间和空间的限制。

甚至于，通信光纤可以与高压输电线进行平行的铺设构成，还能与一些电力导体进行复合从而形成新颖的光缆，大力的提高国内的电力传输效率，增强我国的电力传输以及通信系统的运行能力。

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７０００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。

１９８４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。