第1章概论1.1光纤通信技术简介1.1.1光纤通信发展史与现代光纤通信的应用1．光纤通信发展史利用光进行通信并不是一个全新的概念，我国古代使用烽火台报警就是目视光通信的最好的例子，欧洲人用旗语传输信息等，这些都可以看作是原始形式的光通信。望远镜的出现，又极大地延长了这种目视光通信的距离。但可惜此时信息传递的距离和信息量都十分有限。现代光通信的雏形可追溯到1880年Bell发明的光电话，可以说贝尔光电话是现代光通信的雏型。灯的发明使人们可能构造简单的光通信系统，并以此作为光源。1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝石激光器，在某种意义上解决光源的问题，给光通信带来新的希望。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。1970年，这是光纤通信史上闪光的一年。美国康宁(Corning)公司就研制成功损耗20dB/km的石英光纤，使光纤通信可以和同轴电缆通信竞争，从而展现了光纤通信美好的前景，促进了世界各国相继投入大量人力物力，把光纤通信的研究开发推向一个新阶段。1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4dB/km。1973年，美国贝尔(Bell)实验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年降低到1.1dB/km。1976年，日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤损耗降低到0.47dB/km(波长1.2μm)。1970年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。当年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后突破了半导体激光器在低温(-200℃)或脉冲激励条件下工作的限制，研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。这为半导体激光器的发展奠定了基础。1973年，半导体激光器寿命达到7000小时。1977年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达到10万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全满足实用化的要求。1976年日本电报电话公司研制成功发射波长为1.3μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55μm的连续振荡半导体激光器。1976年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作光源，多模光纤作传输介质，速率为44.7Mb/s，传输距离约10km。1980年，美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用，系统采用渐变型多模光纤，速率为44.7Mb/s。随后美国很快敷设了东西干线和南北干线，穿越22个州光缆总长达5×104km。1976年和1978年，日本先后进行了速率为34Mb/s，传输距离为64km的突变型多模光纤通信系统，以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400km，初期传输速率为400Mb/s，后来扩容到1.6Gb/s。随后，由美、日、英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统1988年建成，全长6400km；第一条横跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光缆通信系统于1989年建成，全长132000km。从此，海底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。自从1966年高锟提出光纤作为传输介质的概念以来，光纤通信从研究到应用，发展非常迅速：技术上不断更新换代，通信能力(传输速率和中继距离)不断提高，应用范围不断扩大。光纤通信的发展可以粗略地分为五个阶段：第一阶段，这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段，这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的实用化时期。第三阶段，在此期间以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。第四阶段，光纤通信系统是以采用光放大器增加中继距离和采用波分复用技术来增加比特率和中继距离为特征，由于这种系统有时采用零差或外差方案，故又称为相干光波通信系统。第五阶段，光纤通信系统基于非线性压缩抵消光纤色散展宽，实现光脉冲信号保形传输，即所谓的光纤孤子通信。2．现代光纤通信的应用（1）通信网1）全球通信网2）各国的公共电信网3）各种专用通信网4）特殊通信5）飞机、军舰、潜艇、导弹和宇宙飞船内部使用光缆系统，可以利用光纤重量轻、体积小、抗电磁干扰和无信号辐射特性。（2）构成因特网的计算机局域网和广域网（3）有线电视网的干线和分配网、工业电视系统（4）综合业务光纤接入网（5）光纤传感器3.我国光纤通信事业发展概况我国关于光纤通信技术的研究，大体可以分为三个阶段：1.1.2光纤通信系统的基本构成与分类图1-1光纤通图信系统的基本组成（1）发射部分发射部分