１、光纖通信簡(jiǎn)史
光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖通信技術(shù)是近30年迅猛發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)，給世界通信技術(shù)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防事業(yè)和人民生活帶來(lái)了巨大變革。為了使中國(guó)電力通信網(wǎng)的讀者對(duì)光纖通信的發(fā)展歷程有個(gè)基本了解，現(xiàn)將該技術(shù)的進(jìn)程簡(jiǎn)要介紹如下。
1966年，英籍華人高錕 (C·K·Kao)預(yù)見(jiàn)利用玻璃可以制成衰減為20dB／km的通信光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱光纖)。當(dāng)時(shí)，世界上最優(yōu)秀的光學(xué)玻璃衰減達(dá)l000dB／km左右。1970年，美國(guó)康寧公司首先研制成衰減為20dB／km 的光纖。從此，光纖就進(jìn)入了實(shí)用化的發(fā)展階段，世界各國(guó)紛紛開(kāi)展光纖通信的研究。
光纖的主要作用是引導(dǎo)光在光纖內(nèi)沿直線或彎曲的途徑傳播。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的光纖通信，必須減小光纖的衰減。C·K·Kao 早就指出降低玻璃內(nèi)的過(guò)渡金屬雜質(zhì)離子是降低光纖衰減的主要因素。另一方面，玻璃內(nèi)的OH離子對(duì)衰減也有嚴(yán)重的影響。到了 1976年，人們?cè)O(shè)法降低OH含量后發(fā)現(xiàn)低衰減的長(zhǎng)波長(zhǎng)窗口有：1.31μm、1.55μm。1980年，光纖衰減已降低到 0.2dB／km (1.55μm)，接近理論值。這樣，使得進(jìn)行長(zhǎng)距離的光纖通信成為可能。
２、光纖通信的特點(diǎn)
與電纜或微波等電通信方式相比，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)如下：
(1)傳輸頻帶極寬，通信容量很大；
(2)由于光纖衰減小，無(wú)中繼設(shè)備，故傳輸距離遠(yuǎn)；
(3)串?dāng)_小，信號(hào)傳輸質(zhì)量高；
(4)光纖抗電磁干擾，保密性好；
(5)光纖尺寸小，重量輕，便于傳輸和鋪設(shè)；
(6)耐化學(xué)腐蝕；
(7)光纖是石英玻璃拉制成形,原材料來(lái)源豐富，并節(jié)約了大量有色金屬。
光纖通信同時(shí)具有以下缺點(diǎn)：
(1)光纖彎曲半徑不宜過(guò)小；
(2)光纖的切斷和連接操作技術(shù)復(fù)雜；
(3)分路、耦合麻煩。
由于光纖具備一系列優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于公用通信、有線電視圖像傳輸、計(jì)算機(jī)、空航、航天、船艦內(nèi)的通信控制、電力及鐵道通信交通控制信號(hào)、核電站通信、油田、煉油廠、礦井等區(qū)域內(nèi)的通信。
３、光纖通信的多媒體應(yīng)用
由于多媒體應(yīng)用信息量大，就性能價(jià)格和信號(hào)特征而言，必須采用壓縮技術(shù)，壓縮掉人不能分辨的部分以節(jié)約頻帶。假設(shè)不使用壓縮技術(shù)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人電腦上的80MB硬盤只可存儲(chǔ)約8min 的具有CD品質(zhì)的立體聲，或約35s的電視廣播品質(zhì)的運(yùn)動(dòng)視頻。采用壓縮磁盤后，CDROM 則可以存儲(chǔ)72min 的高保真音樂(lè)，或存儲(chǔ)20min 的電視廣播品質(zhì)的運(yùn)動(dòng)視頻。那么位速呢?立體聲的CD品質(zhì)的聲音如果不壓縮的話，要求網(wǎng)絡(luò)以每秒鐘140萬(wàn)位的恒定速率傳送一個(gè)比特流，這對(duì)于局域網(wǎng)來(lái)說(shuō)是足夠的。但是，由于傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)是基于在若干個(gè)端系統(tǒng)(一般從幾十個(gè)到幾百個(gè))之間共享一條電纜或光纖，因而有太多的這樣的數(shù)據(jù)流無(wú)法并行流動(dòng)。
共享的最大位速范圍通常是從10Mbps(以太網(wǎng)技術(shù))到100MbPs(快速以太網(wǎng)或FDDI技術(shù))。當(dāng)不壓縮時(shí)，PAL品質(zhì)的數(shù)字運(yùn)動(dòng)視頻需要 160Mbps／通道。這與已有的共享傳送媒體思想為概念的局域網(wǎng)技術(shù)是相矛盾的。在長(zhǎng)距離通信上存在著采用哪種速度的地面電纜電路， 但是使它們專用單獨(dú)一個(gè)視頻通道所需的費(fèi)用是令人無(wú)法接受的。在這種速度下，衛(wèi)星線路的性能價(jià)格比最高，費(fèi)用仍然很昂貴。所以采用壓縮和編碼的必要性是顯而易見(jiàn)的。
４、光纖通信的發(fā)展
20世紀(jì)提出了構(gòu)建信息高速公路的偉大設(shè)想。信息高速公路從根本上說(shuō)是一個(gè)全國(guó)范圍乃至全球范圍的寬頻帶、高速度、高可靠性、無(wú)傳輸錯(cuò)誤的先進(jìn)綜合通信網(wǎng)絡(luò)，它將任何信息源(包括聲音、文件、圖形、影視、數(shù)據(jù)等)連接到全部網(wǎng)絡(luò)，送達(dá)千家萬(wàn)戶。
一切信息源在數(shù)字化以后都是一樣的，即 01010101011 這樣的 0、1 形式。話音為3kHz，故每秒需傳播64K比特。電視為 8MHz，故每秒需傳播90M比特。一部90min 的電影片，用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)傳輸，需要兩天的時(shí)間，這是不現(xiàn)實(shí)的。所以必須采用寬頻帶和高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。用光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸，一部電影只要一分鐘即可傳輸完了。我國(guó)若采用OC48做成超級(jí)干線，一部電影只有4s鐘就可以傳送完畢。
只有超干線和干線是不夠的， 因?yàn)榈矫總�(gè)用戶若用電話線或其他窄帶的傳輸介質(zhì)接入， 都會(huì)成為一個(gè)傳輸瓶頸。 為了解決這一難題，國(guó)際上已取得共識(shí)，認(rèn)為利用和改造目前的有線電視網(wǎng)是一條捷徑，即改造(或新建)成為混合光纜同軸互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(HFC)。從前端以光纜連到光節(jié)點(diǎn)，再用同軸作為分配網(wǎng)絡(luò)，這樣系統(tǒng)就能直接把交互型話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)送入家庭和用戶。在電視機(jī)上可加裝一個(gè)機(jī)頂變換器(機(jī)頂盒)，或在計(jì)算機(jī)上接了一個(gè)電纜調(diào)制解調(diào)器，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子購(gòu)物、上網(wǎng)、交互式電子游戲、可視電話、IP電話、電子銀行等功能。由此把人們帶入一個(gè)全新的信息化社會(huì)。
５、光纖通信系統(tǒng)的組成
光纖通信系統(tǒng)由以下五個(gè)部分組成：
（1）光發(fā)信機(jī)：光發(fā)信機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其功能是將來(lái)自于電端機(jī)的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖或光纜去傳輸。電端機(jī)就是常規(guī)的電子通信設(shè)備。
（2） 光收信機(jī)：光收信機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。 它由光檢測(cè)器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來(lái)的光信號(hào)，經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到接收端的電端汲去。
（3） 光纖或光纜：光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)信端發(fā)出的已調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到收信端的光檢測(cè)器上去，完成傳送信息任務(wù)。
（4）中繼器：中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖近行政性。
（5）光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件：由于光纖或光纜的長(zhǎng)度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長(zhǎng)度也是有限度的（如1Km)。因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問(wèn)題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對(duì)光纖連接器、耦合器等無(wú)源器件的使用是必不可少的。
