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通信工程导论结课论文

光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现

代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速

度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来

信息社会中各种信息的主要传送工具。接下来我将对光纤通信技术进行综述。

一．概述

光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传

输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光

源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应

用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤

又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、

倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

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，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和

信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。

未来光纤通信的发展极具潜力。

二．发展历史

在六十年代中期以前，人们虽然历经苦心研究过光圈波导、气体透镜波导、

空心金属波导管等，想用它们作为传送光波的媒体以实现通信，但终因它们或者

衰耗过大或者造价昂贵而无法实用化。也就是说历经几百年人们始终没有找到传

输光波的理想传送媒体。

一九六六年七月，英藉、华裔学者高锟博士在PIEE杂志上发表了一篇十分

著名的文章《用于光频的光纤表面波导》，该文从理论上分析证明了用光纤作为

传输媒体以实现光通信的可能性，并设计了通信用光纤的波导结（即阶跃光纤）。

更重要的是科学地预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性，即加强原材料提

纯，加入适当的掺杂剂，可以把光纤的衰耗系数降低到20dB/km以下。而当时世

界上只能制造用于工业、医学方面的光纤，其衰耗在1000dB/km以上。对于制造

衰耗在20dB/km以下的光纤，被认为是可望不可及的。以后的事实发展雄辩地

证明了高锟博士文章的理论性和科学大胆予言的正确性，所以该文被誉为光纤通

信的里程碑。

一九七０年美国康宁玻璃公司根据高锟文章的设想，用改进型化学相沉积法

（MCVD法）制造出当时世界上第一根超低耗光纤，成为使光纤通信爆炸性竞相

发展的导火索。

虽然当时康宁玻璃公司制造出的光纤只有几米长，衰耗约20dB/km，而且几

个小时之后便损坏了。但它毕竟证明了用当时的科学技术与工艺方法制造通信用

的超低耗光纤是完全有可能的，也就是说找到了实现低衰耗传输光波的理想传输

媒体，是光通信研究的重大实质性突破。

自一九七０年以后，世界各发达国家对光纤通信的研究倾注了大量的人力与

物力，其来势之凶，规模之大、速度之快远远超出了人们的意料之外，从而使光

纤通信技术取得了极其惊人的进展。

从光纤的衰耗看：

七O年：20dB/km

七二年：4dB/km

七四年：1.1dB/km

七六年：0.5dB/km

七九年：0.2dB/km

九O年：0.14dB/km

它已经接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1dB/km。

从光器件看：

一九七O年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的

砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性

能更好、寿命达几万小时的异质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器

（DFB）以及多量子阱激光器（MQW）。光接收器件也从简单的硅PIN光二极管

发展到量子效率达90％的Ⅲ-Ⅴ族雪崩光二极管APD。

从光纤通信系统看：

正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模

集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量到大容量、

从短距离到长距离、从低水平到高水平、从旧体制（PDH）到新体制（SDH）的迅

猛发展。

七六年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通信系统。码率为

45Mb/s，中继距离为10km。八０年，多模光纤通信系统商用化（140Mb/s），

并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。

九０年，单模光纤通信系统进入