光纖通信畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　光纖的過去、現(xiàn)在與未來</p><p>　　論文題目 </p><p>　　系 部 信息與計(jì)算機(jī)學(xué)部 </p><p>　　專 業(yè) 信息工程 </p><p>

2、;<b>　　班 級(jí) </b></p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容</p><p>　　概述光纖的過去、現(xiàn)在

3、，弄清楚光纖的基本構(gòu)造和導(dǎo)光原理，比較與分析國內(nèi)外的情況，探索現(xiàn)代國內(nèi)外光纖技術(shù)的現(xiàn)狀并且了解現(xiàn)代光纖的種類和國內(nèi)光纖技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，最后展望和推測光纖未來的發(fā)展方向</p><p>　　二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)</p><p>　　1.光纖的過去、現(xiàn)在與未來；</p><p>　　2.光纖的基本構(gòu)造和導(dǎo)光原理 </p><p>　　

4、3.比較國內(nèi)外狀況；</p><p>　　4.現(xiàn)代國內(nèi)外光纖技術(shù)的現(xiàn)狀</p><p>　　5.光纖未來的發(fā)展方向</p><p>　　三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作</p><p>　　1.收集國內(nèi)外資料。</p><p>　　2.分析、整理材料。</p><p><b>　　3.

5、撰寫論文初稿。</b></p><p><b>　　4.接受老師指導(dǎo)。</b></p><p>　　5.按學(xué)院要求修改、定稿、打印、裝訂。</p><p><b>　　6.正式提交。</b></p><p>　　四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排</p><p>　　五

6、、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　孫學(xué)康等. 光纖通信技術(shù). [M].人民郵電出版社. 2004年,第1版.1-15</p><p>　　于尚民. 烽火通信4篇光纖光纜技術(shù)論文被IWCS’2010錄用. </p><p>　　通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng). 2010-09-19</p><p>　　左誠. “兩會(huì)”關(guān)注熱點(diǎn)　“光纖入戶”成大勢

7、所趨. </p><p>　　51cto.com. 2011-03-04</p><p>　　語錄. 中國光纖光纜應(yīng)走得更遠(yuǎn). </p><p>　　通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng). 2010-08-10</p><p>　　趙梓森.光纖通信的過去和未來.</p><p>　　光纖在線. 2009-09-27 </p>&l

8、t;p>　　羅志誠. 試論光纖通信技術(shù)的發(fā)展.[J].科技資訊.2009(3).</p><p>　　何召舜. 淺論光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢. [J].中小企業(yè)管理與科技 2010年3月上旬刊</p><p>　　王磊、裴麗. 光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來.[J].中國科技信息,2006,(4).</p><p>　　胡洪濤. 我國光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀及前景.

9、[J].科技探索.2010.8(8)</p><p>　　董君. 光纖通信技術(shù)的發(fā)展及趨勢. [J]. 中國科技博覽.2009(31)</p><p>　　畢孚軒. 中國光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及未來. [D]. 電信院. 2009301430039</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　通信

10、從本質(zhì)上講就是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無失真、高效率地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有存儲(chǔ)、處理、采集及顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。而這些形形色色的通信方式中，顯然只有使用光的通信方式，速度最快，最具有時(shí)效性光纖通信，就是利用光導(dǎo)纖維來傳輸攜帶信息的光波進(jìn)行通信的方式。光波的頻率比目前電通信使用的頻率高得多，因而其通信

11、容量很大。</p><p>　　光纖通信技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展速度最快、覆蓋范圍最廣、滲透性最強(qiáng)、應(yīng)用最廣泛的一個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域，同時(shí)也是推動(dòng)全球信息通信業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力量。光纖通信從提出理論到技術(shù)實(shí)現(xiàn)，再到今天的高速光纖通信也不過幾十年的時(shí)間，廣泛應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，不僅能夠減少經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的交易費(fèi)用，促進(jìn)知識(shí)的傳播和信息的共享，而且對(duì)國家國民經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。</p><p>

12、　　關(guān)鍵詞：光纖通信，未來，高新技術(shù)，高速</p><p>　　注：本設(shè)計(jì)（論文）題目來源于教師的國家級(jí)（或部級(jí)、省級(jí)、廳級(jí)、市級(jí)、校級(jí)、企業(yè)）科研項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)為： 。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Communication in essence is a science tec

13、hnique that achieve information transfer function , it wants to have useful information without distortion , and high-efficient transmission , but also will be suppressed useless information and harmful information out a

14、t th same time. Today's communication is not only to effectively convey information, but also the storage, processing, acquisition and display functions , Communication has become an important part of informatics tec

15、hnique.But in these kin</p><p>　　Optical fiber communication technology is the world's fastest growing, most extensive coverage, the strongest penetration, the most widely used of a high-tech fields , an

16、d it also is main driving force to promote the development of global communication industry. The optical fiber communication technology from put forward theories to technique's carry out, then to today's high-spe

17、ed optical fiber just use several decades, widely used in economic and social fields , not only can reduce the transac</p><p>　　Key words: optical fiber，future ，high-speed ，high-tech</p><p><

18、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 題目背景及目的1</p><p>　　1.2 論文的構(gòu)成1</p><p>　　2 探索時(shí)期的光通信2</p><p>　　3 近代光纖通信3</

19、p><p>　　4 光纖通信技術(shù)優(yōu)勢...................................................................................................5</p><p>　　4.1 頻帶極寬，通信容量大.......................................................

20、............................5</p><p>　　4.2 損耗低，中繼距離長5</p><p>　　4.3 抗電磁干擾能力強(qiáng)5</p><p>　　4.4 保密性能好6</p><p>　　5 光纖導(dǎo)光原理和結(jié)構(gòu)................................................

21、.........................................................6</p><p>　　5.1 光纖結(jié)構(gòu)和主要分類6</p><p>　　5.1.1 光纖基本結(jié)構(gòu)6</p><p>　　5.1.2 光纖的分類7</p><p>　　5.2光纖的導(dǎo)光原理8</p><

22、p>　　5.2.1 光傳輸理論8</p><p>　　5.2.2 反射與折射9</p><p>　　5.2.3 光在階躍型光纖中的傳播...........................................................................11</p><p>　　5.2.4 光在漸變型光纖中的傳播.......

23、....................................................................12</p><p>　　6 光纖發(fā)展現(xiàn)狀....................................................................................................................13&

24、lt;/p><p>　　6.1 普通單模光纖.........................................................................................................14</p><p>　　6.2 高強(qiáng)度耐彎單模光纖.............................................

25、................................................15</p><p>　　6.3 無水峰光纖.............................................................................................................16</p><p>　　6.4

26、大有效面積光纖......................................................................................................16</p><p>　　6.5 寬帶光傳輸用非零色散光纖......................................................................

27、.............16</p><p>　　7 國內(nèi)光纖發(fā)展......................................................................................................................16</p><p>　　8 未來光纖的發(fā)展......................

28、...........................................................................................20</p><p>　　8.1 光子晶體光纖..............................................................................................

29、..........20</p><p>　　8.2 塑料光纖................................................................................................................ 20</p><p>　　8.3 用于局域網(wǎng)的新型多模光纖.......................

30、.........................................................21</p><p>　　8.4 空芯光纖...............................................................................................................22</p><p

31、>　　8.5 色散控制光纖(DMF) ........................................................................................... 22</p><p>　　8.6 氟化物制造的光纖.....................................................................

32、........................... 22</p><p>　　9 國內(nèi)光纖的現(xiàn)狀與未來................................................................................................... 23</p><p>　　9.1 國內(nèi)光纖產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀..................

33、..............................................................................23</p><p>　　9.2 國內(nèi)光纖發(fā)展動(dòng)力................................................................................................24</p&

34、gt;<p>　　9.3 國內(nèi)光纖未來的發(fā)展............................................................................................24</p><p>　　10 結(jié)束語....................................................................

35、.........................................................24</p><p>　　參考文獻(xiàn)...............................................................................................................................25</

36、p><p>　　致謝.......................................................................................................................................26</p><p>　　緒 論</p><p>　　1.1 題目背

37、景及目的</p><p>　　光纖通信的問世，給通信領(lǐng)域帶來了一場巨大的技術(shù)革命。由于光纖通信損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn)而備受行業(yè)的青睞，發(fā)展突飛猛進(jìn)。目前，品種繁多的光纖層出不窮，不僅在光通信和光傳感中占據(jù)著越來越重要的地位，而且在工業(yè)、電力、軍事、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等方面也發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)、IPv6的試用和建設(shè)、“光進(jìn)銅退”戰(zhàn)略進(jìn)一步

38、實(shí)施，國內(nèi)外對(duì)常規(guī)通信光纖的需求進(jìn)一步高漲，光纖成為通信市場最為緊俏的商品之一。</p><p>　　在我國，2011年3月1日舉行的“2011年中國光網(wǎng)城市發(fā)展戰(zhàn)略高層論壇”上，中國電信副總經(jīng)理張繼平指出：“‘十二五’規(guī)劃末，我們希望南方城市地區(qū)實(shí)現(xiàn)家庭和政企用戶光纖全覆蓋，光纖接入端口和終端數(shù)要超過1億，實(shí)現(xiàn)世界第一的光纖的接入發(fā)展目標(biāo)?！弊罱?，各地相繼開展寬帶光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)智能化，提升用戶寬帶

39、網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。其中，作為2011年“城市光網(wǎng)”改造的重點(diǎn)區(qū)域，中國電信上海公司已完成部分區(qū)域范圍內(nèi)的光纖網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)，并將為該區(qū)域內(nèi)的寬帶用戶實(shí)施“光纖入戶”的集中割接改造。同時(shí)，中國電信江西公司宣布，未來三年將以“智慧工程”納入省“十二五”規(guī)劃為契機(jī)， 投資30億元以上，加快推進(jìn)寬帶網(wǎng)的光纖化升級(jí)，按用戶需求提高“百兆到戶、千兆進(jìn)樓、百萬兆出口”的網(wǎng)絡(luò)能力。另外，還將結(jié)合天翼3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，打造“高速有線＋3G無線”天地一體無縫覆蓋的高速移

40、動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　現(xiàn)代的社會(huì)生活已經(jīng)離不開光纖了，但光纖并非一開始就出現(xiàn)了的，它的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的時(shí)間變化，經(jīng)歷了許多代人的努力，才成為了現(xiàn)代通信史上一個(gè)巨大的飛躍。本次設(shè)計(jì)就是帶領(lǐng)大家走進(jìn)光纖的發(fā)展史，讓大家能更深的了解光纖的演變過程。</p><p><b>　　1.2 論文的構(gòu)成</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，首

41、先會(huì)帶大家了解從古代如何利用光來進(jìn)行消息的傳遞到近代光纖的雛形和發(fā)展，雖然本設(shè)計(jì)主要是對(duì)光纖發(fā)展史的研究，但隨后我們也要弄清楚光纖的基本構(gòu)造和導(dǎo)光原理，然后我們會(huì)去探索現(xiàn)代國內(nèi)外光纖技術(shù)的現(xiàn)狀并且了解現(xiàn)代光纖的種類和國內(nèi)光纖技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，最后我們在現(xiàn)代光纖的基礎(chǔ)上展望未來的發(fā)展。</p><p>　　2 探索時(shí)期的光通信</p><p>　　中國古代用“烽火臺(tái)”報(bào)警，歐洲人用旗語傳送信息

42、， 這些都可以看作是原始形式的光通信。望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)，又極大地延長了這種目視光通信的距離。不論是烽火臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡，還是旗語，它們都是光通信的不同形式，但是它們有一個(gè)共同點(diǎn)，就是利用大氣來傳播可見光，由人眼來接收。也正因?yàn)槿绱耍覀儾艜?huì)對(duì)它們?nèi)绱说厥煜?，可是這些卻不是真正的意義上的光通信，更不是強(qiáng)大的光通信，真正強(qiáng)大的光通信應(yīng)該是光纖通信。在這里，應(yīng)該明確，光通信指的是一切運(yùn)用光作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的媒質(zhì)是

43、什么；而光纖通信則是單純地依靠光纖作為媒質(zhì)來傳送信息的通信方式。</p><p>　　1880年，美國人貝爾(Bell)發(fā)明了用光波作載波傳送話音的“光電話”。這種光電話利用太陽光或弧光燈作光源，通過透鏡把光束聚焦在送話器前的振動(dòng)鏡片上，使光強(qiáng)度隨話音的變化而變化，實(shí)現(xiàn)話音對(duì)光強(qiáng)度的調(diào)制。在接收端，用拋物面反射鏡把從大氣傳來的光束反射到硅光電池上，使光信號(hào)變換為電流， 傳送到受話器。</p>&l

44、t;p>　　由于當(dāng)時(shí)沒有理想的光源和傳輸介質(zhì)， 這種光電話的傳輸距離很短，并沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，因而進(jìn)展很慢。然而， 光電話仍是一項(xiàng)偉大的發(fā)明，它證明了用光波作為載波傳送信息的可行性。因此，可以說貝爾光電話是現(xiàn)代光通信的雛型。 </p><p>　　1960年，美國人梅曼(Maiman)發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器， 給光通信帶來了新的希望，和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好， 亮度極高，以及頻率和相

45、位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無線電波相似， 是一種理想的光載波。繼紅寶石激光器之后，氦—氖(He - Ne)激光器、二氧化碳(CO2)激光器先后出現(xiàn)，并投入實(shí)際應(yīng)用。 激光器的發(fā)明和應(yīng)用， 使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。</p><p>　　在這個(gè)時(shí)期，美國麻省理工學(xué)院利用He - Ne激光器和CO2激光器進(jìn)行了大氣激光通信試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明：用承載信息的光波， 通過大氣的傳播，實(shí)

46、現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信是可行的，但是通信能力和質(zhì)量受氣候影響十分嚴(yán)重。由于雨、霧、雪和大氣灰塵的吸收和散射，光波能量衰減很大。例如，雨能造成30 dB/km的衰減， 濃霧衰減高達(dá)120 dB/km。另一方面，大氣的密度和溫度不均勻，造成折射率的變化，使光束位置發(fā)生偏移。 因而通信的距離和穩(wěn)定性都受到極大的限制，不能實(shí)現(xiàn)“全天候”通信。雖然，固體激光器(例如摻釹釔鋁石榴石(Nd: YAG)激光器)的發(fā)明大大提高了發(fā)射光功率，延長了傳輸距離，使大氣

47、激光通信可以在江河兩岸、海島之間和某些特定場合使用， 但是大氣激光通信的穩(wěn)定性和可靠性仍然沒有解決。</p><p>　　為了克服氣候?qū)す馔ㄐ诺挠绊?，人們自然想到把激光束限制在特定的空間內(nèi)傳輸。因而提出了透鏡波導(dǎo)和反射鏡波導(dǎo)的光波傳輸系統(tǒng)。透鏡波導(dǎo)是在金屬管內(nèi)每隔一定距離安裝一個(gè)透鏡，每個(gè)透鏡把經(jīng)傳輸?shù)墓馐鴷?huì)聚到下一個(gè)透鏡而實(shí)現(xiàn)的。反射鏡波導(dǎo)和透鏡波導(dǎo)相似，是用與光束傳輸方向成45°角的二個(gè)平行反射鏡

48、代替透鏡而構(gòu)成的。這兩種波導(dǎo)， 從理論上講是可行的，但在實(shí)際應(yīng)用中遇到了不可克服的困難。首先，現(xiàn)場施工中校準(zhǔn)和安裝十分復(fù)雜；其次，為了防止地面活動(dòng)對(duì)波導(dǎo)的影響，必須把波導(dǎo)深埋或選擇在人車稀少的地區(qū)使用。 </p><p>　　由于沒有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)， 對(duì)光通信的研究曾一度走入了低潮。</p><p><b>　　3 近代光纖通信</b></p

49、><p>　　1966年，英籍華裔學(xué)者高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.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)。當(dāng)時(shí)石英纖維的損耗高達(dá)1000 dB/km以上，高錕等人指出：這樣大的損耗不是石英纖維本身固有的特性， 而是由于材料中的雜質(zhì)，例如過渡金屬(Fe、 Cu等)離子的吸收產(chǎn)生的。材料本

50、身固有的損耗基本上由瑞利(Rayleigh)散射決定，它隨波長的四次方而下降，其損耗很小。因此有可能通過原材料的提純制造出適合于長距離通信使用的低損耗光纖。 </p><p>　　如果把材料中金屬離子含量的比重降低到10-6以下，就可以使光纖損耗減小到10 dB/km。再通過改進(jìn)制造工藝的熱處理提高材料的均勻性，可以進(jìn)一步把損耗減小到幾dB/km。這個(gè)思想和預(yù)測受到世界各國極大的重視。</p>&

51、lt;p>　　1970 年，光纖研制取得了重大突破。在當(dāng)年，美國康寧(Corning)公司就研制成功損耗20 dB/km的石英光纖。它的意義在于：使光纖通信可以和同軸電纜通信競爭，從而展現(xiàn)了光纖通信美好的前景，促進(jìn)了世界各國相繼投入大量人力物力， 把光纖通信的研究開發(fā)推向一個(gè)新階段。1972年，康寧公司高純石英多模光纖損耗降低到4 dB/km。1973 年，美國貝爾(Bell)實(shí)驗(yàn)室取得了更大成績，光纖損耗降低到2.5dB/km。

52、1974 年降低到1.1dB/km。1976 年，日本電報(bào)電話(NTT)公司等單位將光纖損耗降低到0.47 dB/km(波長1.2μm)。</p><p>　　在以后的 10 年中，波長為1.55 μm的光纖損耗：1979 年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986 年是0.154 dB/km， 接近了光纖最低損耗的理論極限。 </p><p>　　1970 年

53、，作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。 當(dāng)年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室、日本電氣公司(NEC)和前蘇聯(lián)先后突破了半導(dǎo)體激光器在低溫(-200 ℃)或脈沖激勵(lì)條件下工作的限制，研制成功室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷(GaAlAs)雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器(短波長)。 </p><p>　　雖然壽命只有幾個(gè)小時(shí)，但其意義是重大的，它為半導(dǎo)體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1973 年，半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到7000小時(shí)。 1977 年，貝爾實(shí)

54、驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到10萬小時(shí)(約11.4年)，外推壽命達(dá)到100萬小時(shí)，完全滿足實(shí)用化的要求。 </p><p>　　在這個(gè)期間，1976年日本電報(bào)電話公司研制成功發(fā)射波長為1.3 μm的銦鎵砷磷(InGaAsP)激光器，1979年美國電報(bào)電話(AT&T)公司和日本電報(bào)電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55 μm的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。 </p><p>　　由于光纖和半

55、導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，使 1970 年成為光纖通信發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。 </p><p>　　1976 年，美國在亞特蘭大(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)場試驗(yàn)，系統(tǒng)采用GaAlAs激光器作光源，多模光纖作傳輸介質(zhì)，速率為44.7 Mb/s，傳輸距離約10 km。1980 年，美國標(biāo)準(zhǔn)化FT - 3光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用， 系統(tǒng)采用漸變型多模光纖，速率為44.7 Mb/s。<

56、/p><p>　　隨后美國很快敷設(shè)了東西干線和南北干線，穿越22個(gè)州 光纜總長達(dá)5×104 km。1976 年和 1978 年，日本先后進(jìn)行了速率為34 Mb/s，傳輸距離為64 km的突變型多模光纖通信系統(tǒng)， 以及速率為100 Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)。1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線，全長3400 km，初期傳輸速率為400 Mb/s，后來擴(kuò)容到1.6 Gb/s。隨后，由美、日、

57、 英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋 TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成，全長6400 km；第一條橫跨太平洋 TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統(tǒng)于1989年建成， 全長13 200 km。 從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開，促進(jìn)了全球通信網(wǎng)的發(fā)展。</p><p>　　4 光纖通信技術(shù)優(yōu)勢</p><p>　　4.1 頻帶極寬，通信容量大</p><p

58、>　　光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。散波長窗口，單模光纖具有幾十GHz·km的寬帶。對(duì)于單波長光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘?，特別是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復(fù)術(shù)可以擴(kuò)大光纖的傳輸容量至幾倍到幾十倍。目前，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gb

59、ps到1OGbps，采用密集波分復(fù)術(shù)實(shí)現(xiàn)的多波長傳輸系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到單波長傳輸系統(tǒng)的數(shù)百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)的首選介質(zhì)。</p><p>　　4.2 損耗低，中繼距離長 </p><p>　　目前，實(shí)用的光纖通信系統(tǒng)使用的光纖多為石英光纖，此類光纖損耗可低于0.20dB/km，這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離

60、也較其他介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長得多。</p><p>　　如果將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖，其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離;對(duì)于一個(gè)長途傳輸線路，由于中繼站數(shù)目的減少，系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。目前，由石英光纖組成的光纖通信系統(tǒng)最大中繼距離可達(dá)200多km，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數(shù)公里，這對(duì)于降低通信系統(tǒng)的成本、提高可靠性和穩(wěn)定性具有特別重要的意義。<

61、;/p><p>　　4.3 抗電磁干擾能力強(qiáng) </p><p>　　我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕，而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個(gè)重要特性是光波導(dǎo)對(duì)電磁干擾的免疫力，它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動(dòng)的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾，還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。它是一種非導(dǎo)電的介質(zhì)，交變電磁波在其中不會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢，即不會(huì)

62、產(chǎn)生與信號(hào)無關(guān)的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設(shè)到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會(huì)受到電磁干擾。這一點(diǎn)對(duì)于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。2.4 光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)。 </p><p>　　光纖的芯徑很細(xì)，約為0.1mm，由多芯光纖組成光纜的直徑也很小，8芯光纜的橫截面直徑約為10mm，而標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統(tǒng)所占空間小，解決了地下管道擁擠的

63、問題，節(jié)約了地下管道建設(shè)投資。此外，光纖的重量輕，柔韌性好，光纜的重量要比電纜輕得多，在飛機(jī)、宇宙飛船和人造衛(wèi)星上使用光纖通信可以減輕飛機(jī)、輪船、飛船的重量，顯得更有意義。還有，光纖柔軟可繞，容易成束，能得到直徑小的高密度光纜。</p><p>　　4.4 保密性能好 </p><p>　　對(duì)通信系統(tǒng)的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電通信方式很容易被人竊聽，只要在明線或

64、電纜附近設(shè)置一個(gè)特別的接收裝置，就可以獲取明線或電纜中傳送的信息，更不用去說無線通信方式。光纖通信與電通信不同，由于光纖的特殊設(shè)計(jì)，光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送，很少會(huì)跑到光纖之外。即使在彎曲半徑很小的位置，泄漏功率也是十分微弱的。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護(hù)套，這些均是不透光的，因此，泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外，由于光纖中的

65、光信號(hào)一般不會(huì)泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現(xiàn)象也可忽略。</p><p>　　5 光纖導(dǎo)光原理和結(jié)構(gòu)</p><p>　　光纖為什么會(huì)像金屬導(dǎo)線那樣能夠傳輸信號(hào)呢？要明白這個(gè)，我們就要先了解光纖的結(jié)構(gòu)和它的導(dǎo)光原理</p><p>　　5.1 光纖結(jié)構(gòu)和主要分類</p><p>　　5.1.1 光纖基本結(jié)構(gòu)</p>&

66、lt;p>　　光纖通信時(shí)利用光導(dǎo)纖維來傳輸光波信號(hào)的，由直徑大約為0.1mm的細(xì)玻璃絲構(gòu)成。它透明、纖細(xì)，雖比頭發(fā)絲還細(xì)，卻具有把光封閉在其中并沿軸向進(jìn)行傳播的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。光纖有不同的結(jié)構(gòu)形式，目前，通信用的光纖絕大多數(shù)是用石英材料做成的橫截面很小的雙層同心圓柱體，外層的折射率比內(nèi)層的低。</p><p>　　光纖呈圓柱形，由纖芯、包層與涂層三大部分組成，纖芯主要采用高純度的SiO2二氧化硅，并摻有少量的摻雜

67、劑，提高纖芯的光折射率 ；包層也是高純度的二氧化硅，也摻雜一些摻雜劑，主要是降低包層的光折射率 ；</p><p>　　涂層采用丙烯酸酯、硅橡膠、尼龍，增加機(jī)械強(qiáng)度和可彎曲性。光纜是多根光纖放在放在一個(gè)松套管內(nèi)，內(nèi)沖石油膏和鋼絲形成的。海底光纜內(nèi)還有電源線，主要為中繼站的放大器等提供電源。</p><p>　　圖5.1 光纖基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.1.2

68、 光纖的分類</p><p>　　根據(jù)折射率在橫截面上的分布形狀劃分時(shí)，有階躍型光纖和漸變型 (梯度型) 光纖兩種。階躍型光纖在纖芯和包層交界處的折射率呈階梯形突變，纖芯的折射率n1和包層的折射率n2是均勻常數(shù)。漸變型光纖纖芯的折射率nl隨著半徑的增加而按一定規(guī)律(如平方律、雙正割曲線等) 逐漸減少，到纖芯與包層交界處為包層折射率n2，纖芯的折射率不是均勻常數(shù)。 </p><p>　　根據(jù)

69、光纖中傳輸模式的多少，可分為單模光纖和多模光纖兩類。單模光纖只傳輸一種模式，纖芯直徑較細(xì)，通常在4μm～10μm 范圍內(nèi)。而多模光纖可傳輸多種模式，纖芯直徑較粗，典型尺寸為50μm左右。 </p><p>　　按制造光纖所使用的材料分，有石英系列、塑料包層石英纖芯、多組分玻璃纖維、全塑光纖等四種。光通信中主要用石英光纖，以后所說的光纖也主要是指石英光纖。 </p><p>　　---- 另

70、外，若按工作波長來分，還可分為短波長光纖和長波長光纖。 ---- 多模光纖可以采用階躍折射率分布，也可以采用漸變折射率分布；單模光纖多采用階躍折射率分布。因此，石英光纖大體可以分為多模階躍折射率光纖、多模漸變折射率光纖和單模階躍折射率光纖等幾種。</p><p><b>　　光纖的導(dǎo)光原理 </b></p><p>　　5.2.1 光傳輸理論</p>

71、<p>　　波動(dòng)理論與光射線理論</p><p>　　光具有波粒二象性，既可以被看作是光波，又可以被看作是由光子組成的粒子流，所以有兩種分析光纖傳輸特性的理論，即波動(dòng)理論和光射線理論。波動(dòng)理論是分析光纖的標(biāo)準(zhǔn)理論，其核心是求解滿足初始條件和邊界條件的麥克斯韋方程，這種分析方法能夠精確地描述光纖的傳輸特性，但涉及的物理數(shù)學(xué)知識(shí)很廣，非常復(fù)雜；光射線理論是用幾何光學(xué)的分析方法，將光看成是傳播的“光線”，物理

72、描述直觀，可以解決一些實(shí)際間題。</p><p>　　對(duì)于多模光纖，波動(dòng)理論的求解十分繁瑣，而且由于傳輸模數(shù)量很大，討論個(gè)別模的意義不大。用光射線理論進(jìn)行分析卻簡潔、方便，而且多模光纖的纖芯直徑較大，使用光射線理論的分析結(jié)果，與波動(dòng)理論的結(jié)果十分接近。因此分析多模光纖的導(dǎo)光原理大多采用光射線理論。</p><p>　　對(duì)于單模光纖，因?yàn)槠湫緩胶苄。圆贿m合使用光射線理論進(jìn)行分析，而使用波

73、動(dòng)理論進(jìn)行分析更準(zhǔn)確。</p><p>　　2、 光頻率和介質(zhì)對(duì)光傳輸?shù)挠绊?lt;/p><p>　　光是一種電磁波。其中光波范圍包括紅外線、可見光、紫外線，其波長范圍為：300μm～6×10?3μm，可見光由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的連續(xù)光波組成，其中紅光的波長最長，紫光的波長最短。</p><p>　　光纖通信的波譜在1.67 1014Hz～&#

74、215; 3.75×1014Hz之間，即波長在0.8μm～1.8μm 之間，屬于紅外波段，將0.8μm～0.9μm 稱為短波長，1.0μm～1.8μm 稱為長波長，2.0μm 以上稱為超長波長。</p><p>　　光波在真空中，是以光速（c=3×105km /s ）傳播的。不同的光頻率對(duì)應(yīng)不同顏色的光，如頻率f = 500THz (1THz = 1012Hz )，對(duì)應(yīng)的是紅光。光的頻率是由光

75、源決定的，如頻率為231THz 的光，在真空中傳播的波長為1.3μm、速度為c= 3×105km /s ，而在光纖中傳播時(shí)，其頻率不變，但速度和波長會(huì)改變，分別約為2×105km /s 、1μm,可見光的速度和波長受傳輸介質(zhì)和頻率的影響。</p><p>　　5.2.2 反射與折射</p><p>　　1、 斯涅耳定律的應(yīng)用</p><p>　　

76、光在真空中的傳播速度定義為c，光在介質(zhì)中的傳播速度定義為υ ,則折射率</p><p>　　水的折射率為1.333,空氣的折射率為1.000,石英玻璃的折射率是1.520。光在真空中、介質(zhì)中的波長分別為 和 ，則有 </p><p><b>　　所以</b></p><p&g

77、t;　　按照光射線理論，當(dāng)一條光線照射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，入射光線分成兩束，即反射光線與折射光線。</p><p>　　由斯涅耳定律，反射角與入射角相等，均為 ，且</p><p>　　圖5.2 光的反射與折射</p><p>　　很顯然，入射光被分為兩條光線，即入射光與折射光，且 與 的關(guān)系直接影響入射角 與折射角 的關(guān)系。這種影響達(dá)到一定程度的時(shí)候，折射

78、角 將等于或大于90℃，光線的傳播出現(xiàn)全反射的現(xiàn)象。</p><p><b>　　2、全反射</b></p><p>　　已知 (光纖的纖芯折射率)> （包層的折射率），則 < 。若 與 的比值加大到一定值后，則必然使折射角 ，這意味著折射光不再進(jìn)入包層，而出現(xiàn)在纖芯與包層的分界面（此時(shí)的入射角 ，定義為臨界角 ）或返回纖芯，這個(gè)現(xiàn)象就是光的全反射。&

79、lt;/p><p><b>　　圖5.3 全反射</b></p><p>　　可以得到，滿足全反射的條件是</p><p>　　可見全反射是光信號(hào)在光纖中傳播的必要條件，此時(shí)必須滿足c ，光線會(huì)在纖芯 區(qū)域內(nèi)傳播，沒有光“泄漏”到包層中，大大降低了光纖的衰耗，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。</p><p>　　5.2.3 光在階躍型

80、光纖中的傳播</p><p>　　對(duì)于階躍型光纖，由于纖芯及包層的折射率有 > 的關(guān)系，因此完全可以滿足全反射的要求，只要入射角 。在階躍型光纖內(nèi)，其光線的傳播軌跡將是“之”字形的，為進(jìn)行定量研究，重繪該圖，如圖所示。</p><p>　　圖5.4 階躍型光纖中的傳播</p><p>　　數(shù)值孔徑NA 的定義：數(shù)值孔徑NA 是多模光纖的一個(gè)重要特性參數(shù)，它表

81、征多模光纖集光能力大小及與光源耦合難易的程度，同時(shí)對(duì)連接損耗、微彎損耗、衰減溫度特性和傳輸帶寬等都有影響。數(shù)值孔徑用來表示光纖捕捉光射線的能力，該參數(shù)表明，進(jìn)入光纖的光線的入射角 （臨界角）決定了光纖收集光線的能力，即能夠?qū)崿F(xiàn)全反射，使光線以可以允許θ的衰耗在光纖中傳播。數(shù)值孔徑NA 推導(dǎo)如下：</p><p>　　應(yīng)用斯涅耳定律，不難得到</p><p>　　因?yàn)榭諝獾恼凵渎蕿?，所以

82、</p><p>　　為了滿足全反射， 有</p><p><b>　　=NA</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　式中，Δ為相對(duì)折射率差</p><p>　　從上述推導(dǎo)中，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)值孔徑NA 就是能夠使光線在光纖中以全內(nèi)反射的形式進(jìn)

83、行傳播的入射角 的正弦值，即纖芯與包層折射率平方差的開方。NA 的物理意義在于：它表征了光纖搜集光線的能力。NA 越大，光纖收集光線的能力越強(qiáng)，但并不是越大越好，因?yàn)殡S著NA的加大，Δ也越大，導(dǎo)致模式色散加大，使光纖傳輸容量變?。籒A 與光纖的幾何尺寸無關(guān)，只與纖芯和包層的折射率分布有關(guān)；CCITT 建議光纖的NA 取值范圍為0.18～0.23。</p><p>　　5.2.4 光在漸變型光纖中的傳播</p

84、><p>　　對(duì)于漸變型光纖，使用光射線理論進(jìn)行定量分析是不合適的，而使用波動(dòng)理論，利用麥克斯韋方程求解，顯得復(fù)雜、艱澀，因此這里只給出相應(yīng)的定性分析。</p><p>　　在光纖軸心處，折射率最大，沿截面徑向向外，折射率依次變小?？梢栽O(shè)想光纖是由許許多多的同心層構(gòu)成的，其折射率 、 、 …依次減小。這樣光在每個(gè)相鄰層的分界面處，均會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象，其折射角也會(huì)大于入射角（因?yàn)?> >

85、; ...），其結(jié)果是光線在不斷的折射過程中，在纖芯與包層的分界面，產(chǎn)生全反射，全反射光沿該分界面?zhèn)鞑?，而反射光則向軸心方向逐層折射，不斷重復(fù)以上過程，就會(huì)得到光在漸變型光纖中的傳播軌跡。</p><p>　　圖5.5 漸變型光纖中光的傳播</p><p>　　圖5.6 漸變型光纖光傳播軌跡</p><p>　　6 國外光纖發(fā)展現(xiàn)狀</p><p

86、>　　自從英籍華人高錕，發(fā)表論文《光頻介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》，提出用石英玻璃纖維（光纖）傳送光信號(hào)來進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)長距離、大容量通信以來，光纖就被普遍的關(guān)注著。 </p><p>　　據(jù)說康寧公司花費(fèi)3000萬美元，得到30米光纖樣品，認(rèn)為非常值得。這一突破，引起整個(gè)通信界的震動(dòng)，世界發(fā)達(dá)國家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實(shí)用化的光纖通信線路，速率

87、為45Mb/s，采用的是多模光纖，光源用的是發(fā)光管LED，波長是0.85微米的紅外光。在上世紀(jì)70年代末，大容量的單模光纖和長壽命的半導(dǎo)體激光器研制成功。光纖通信系統(tǒng)開始顯示出長距離、大容量無比的優(yōu)越性。 </p><p>　　按理論計(jì)算：就光纖通信常用波長1.3微米和1.55微米波長窗口的容量至少有25000GHz。自然會(huì)想到采用多波長的波分復(fù)用技術(shù)WDM。1996年WDM技術(shù)取得突破，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)展了WDM技

88、術(shù)，美國MCI公司在1997年開通了商用的WDM線路。光纖通信系統(tǒng)的速率從單波長的2.5Gb/s和10Gb/s爆炸性地發(fā)展到多波長Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)傳輸。當(dāng)今實(shí)驗(yàn)室光系統(tǒng)速率已達(dá)10Tb/s，幾乎是用之不盡的，所以它的前景輝煌。70年代，光纖網(wǎng)絡(luò)主要用于市內(nèi)等大容量業(yè)務(wù)區(qū)，80年代向市外長途干線發(fā)展，到90年代逐步向用戶方向延伸，即所謂FTTx應(yīng)用，也就是光纖到路邊（FTTC）、至大樓（FTTB）、光纖到公寓（FT

89、TA），和光纖到戶（FTTH）。自1970年美國康寧公司研制出石英玻璃光導(dǎo)纖維后，同年貝爾又試制成半導(dǎo)體激光器，這兩項(xiàng)新技術(shù)的結(jié)合，開創(chuàng)了光信息傳輸?shù)男聲r(shí)代，然后日本緊接著研制出通信光纖的損耗是100分貝/千米，康寧公司基于粉末法研制出了損耗在20分貝/千米以下的石英光纖，到最近的摻鍺石英光纖的損耗降低至0. 2分貝/千米，已經(jīng)接近了石英光纖理論上提出的損耗極限，所以，</p><p>　　6.1 普通單模光纖

90、</p><p>　　符合ITU-T G.652.A規(guī)定的普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長信道容量增大,G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550nm區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITU-T G.654規(guī)定的截止波長位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。G.653光纖雖然可以使

91、光纖容量有所增加，但是，原本期望得到的零色散因?yàn)椴荒芤种扑牟ɑ祛l，反而變成了采用波分復(fù)用技術(shù)的障礙。 </p><p>　　為了取得更大的中繼距離和通信容量，采用了增大傳輸光功率和波分復(fù)用、密集波分復(fù)用技術(shù)，此時(shí)，傳輸容量已經(jīng)相當(dāng)大的G.652普通單模光纖顯得有些性能不足，表現(xiàn)在偏振模色散（PMD）和非線性效應(yīng)對(duì)這些技術(shù)應(yīng)用的限制。在10Gb／s及更高速率的系統(tǒng)中，偏振模色散可能成為限制系統(tǒng)性能的因素之一。光纖的

92、PMD通過改善光纖的圓整度和／或采用“旋轉(zhuǎn)”光纖的方法得到了改善，符合ITU-T G.652.B規(guī)定的普通單模光纖的PMDQ通常能低于0.5ps／km1/2，這意味著STM-64系統(tǒng)的傳輸距離可以達(dá)到大約400km。G.652.B光纖的工作波長還可延伸到1600nm區(qū)。G.652.A和G.652.B光纖習(xí)慣統(tǒng)稱為G.652光纖。</p><p>　　傳統(tǒng)的普通單模光纖(G.652光纖)在1310nm波長窗口色散為

93、0，但是損耗較大(0.35dB/km)，在1550nm波長窗口損耗小(0.2dB/km)，但是色散較大(20ps/nm?km)。為了利用光纖的1550nm長窗口的低損耗特性和成熟的光放大技術(shù)(EDFA)，而又想具有低色散，可以對(duì)光纖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使零色散波長產(chǎn)生位移，設(shè)計(jì)出了色散位移光纖，即G.653光纖。G.653光纖在1550nm波長窗口的低損耗和低色散特性非常適合光纖孤子通信的需要，在高速光纖孤子通信系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用，但

94、是它1550rim處的色散為零，在進(jìn)行WDM時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的FWM效應(yīng)，不適應(yīng)波分復(fù)用系統(tǒng)的需要。</p><p>　　為了在一根光纖上開放更多的波分復(fù)用信道，國外開發(fā)出一種稱為“全波光纖”的單模光纖，它屬于ITU-T 652.C規(guī)定的低水吸收峰單模光纖。在二氧化硅系光纖的譜損曲線上，在第二傳輸窗口1310nm區(qū)（1280nm-1325nm）和第三傳輸窗口1550nm區(qū)（1380nm-1565nm）之間的1383n

95、m波長附近，通常有一個(gè)水吸收峰。通過新的工藝技術(shù)突破，全波光纖消除了這個(gè)水吸收峰，與普通單模光纖相比，在水峰處的衰減降低了2／3，使有用波長范圍增加了100nm，即打開了第五個(gè)傳輸窗口1400nm區(qū)（即1350nm-1450nm區(qū)），使原來分離的兩個(gè)傳輸窗口連成一個(gè)很寬的大傳輸窗口，使光纖的工作波長從1280nm延伸到1625nm。</p><p>　　為了提高光纜傳輸密度，國外開發(fā)了一種多芯光纖。據(jù)報(bào)道，一種四

96、芯光纖的玻璃體部分呈四瓣梅花狀，涂覆層外形為圓形，其外徑與普通單芯光纖相同（見圖1a）。光纖的折射率分布采用突變型時(shí)，光纖的平均衰減在1310nm波長上為0.375±0.01dB／km；在1550nm波長上為0.225±0.01dB／km。這種光纖的接頭采用硅棒加熱可縮套管的方法，其接頭損耗的平均值為0.17dB，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.10dB。</p><p>　　6.2 高強(qiáng)度耐彎單模光纖 <

97、/p><p>　　在光通信領(lǐng)域中，高強(qiáng)度耐彎單模光纖是企業(yè)最具競爭力的一種光纖，主要是因?yàn)樵诠饫w網(wǎng)建設(shè)重點(diǎn)由骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)發(fā)展，高強(qiáng)度耐彎單模光纖主導(dǎo)的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)正在成為光纜市場的主要拉動(dòng)力，其中最具代表性的就是正在迅速發(fā)展的FTTH網(wǎng)絡(luò)，高強(qiáng)度耐彎單模光纖特點(diǎn)就是光纖可以沿著建筑拐角施工，從而降低網(wǎng)絡(luò)布線的成本。 </p><p>　　6.3 無水峰光纖 </p>

98、<p>　　與傳統(tǒng)的單模光纖相比，無水峰光纖具有下列優(yōu)勢：其一，在全部可用波長范圍內(nèi)比常規(guī)光纖增加了約一半，可復(fù)用的波長數(shù)大大增加，可實(shí)現(xiàn)超大容量傳輸；其二，可用波長范圍大大擴(kuò)展后，可以采用稀疏波分復(fù)用(CWDM)方案，使用波長間隔較寬、波長精度和穩(wěn)定度要求較低的元件，使元器件特別是無源器件的成本大幅度下降；其三，1350～1450nm波長窗口的光纖色散僅為1550nm波長區(qū)的一半，容易實(shí)現(xiàn)高比特率長距離傳輸。 </p

99、><p>　　6.4 大有效面積光纖 </p><p>　　超高速系統(tǒng)的主要性能限制是色散和非線性。通常線性色散可以用色散補(bǔ)償?shù)姆椒▉硐蔷€性的影響卻不能用簡單的線性補(bǔ)償?shù)姆椒▉硐?，光纖的有效面積是決定光纖非線性的主要因素。為了適應(yīng)超大容量長距離密集波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用，大有效面積光纖已經(jīng)問世。在c波段，由大有效面積光纖構(gòu)成的以10Gbit/s為基礎(chǔ)的高密集WDM系統(tǒng)信噪比較高，誤碼率較

100、低，光放大器的間隔較長，因而得到了廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　6.5 寬帶光傳輸用非零色散光纖 </p><p>　　寬帶非零色散平坦光纖以G.656光纖為例，其特點(diǎn)是在工作波長范圍內(nèi)色散應(yīng)大于所要求的非零值，有效面積合適，色散斜率基本為零。因此，應(yīng)用G.656光纖既可顯著降低系統(tǒng)的色散補(bǔ)償成本，又可進(jìn)一步發(fā)掘石英玻璃光纖潛在的巨大帶寬。使用G.656光纖時(shí)，可保證通道間隔100G

101、Hz、40Gbit/s系統(tǒng)至少傳輸400km。</p><p><b>　　7 國內(nèi)光纖發(fā)展</b></p><p>　　我國的光通信起步較早．1973年，世界光纖通信尚未實(shí)用。郵電部武漢郵電科學(xué)研究院（當(dāng)時(shí)是武漢郵電學(xué)院）就開始研究光纖通信。由于武漢郵電科學(xué)研究院采用了石英光纖、半導(dǎo)體激光器和編碼制式通信機(jī)正確的技術(shù)路線，使我國在發(fā)展光纖通信技術(shù)上少走了不少彎路，從

102、而使我國光纖通信在高新技術(shù)中與發(fā)達(dá)國家有較小的差距。 </p><p>　　我國研究開發(fā)光纖通信正處于十年動(dòng)亂時(shí)期，處于封閉狀態(tài)。國外技術(shù)基本無法借鑒，純屬自己摸索，一切都要自己搞，包括光纖、光電子器件和光纖通信系統(tǒng)。就研制光纖來說，原料提純、熔煉車床、拉絲機(jī)，還包括光纖的測試儀表和接續(xù)工具也全都要自己開發(fā)，困難極大。武漢郵電科學(xué)研究院，考慮到保證光纖通信最終能為經(jīng)濟(jì)建設(shè)所用，開展了全面研究，除研制光纖外，還開展

103、光電子器件和光纖通信系統(tǒng)的研制，使我國至今具有了完整的光纖通信產(chǎn)業(yè)。 </p><p>　　1978年改革開放后，光纖通信的研發(fā)工作大大加快。上海、北京、武漢和桂林都研制出光纖通信試驗(yàn)系統(tǒng)。1982年郵電部重點(diǎn)科研工程“八二工程”在武漢開通。該工程被稱為實(shí)用化工程，要求一切是商用產(chǎn)品而不是試驗(yàn)品，要符合國際CCITT標(biāo)準(zhǔn)，要由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、工人施工，而不是科技人員施工。從此中國的光纖通信進(jìn)入實(shí)用階段。 </p

104、><p>　　在20世紀(jì)80年代中期，數(shù)字光纖通信的速率已達(dá)到144Mb/s，可傳送1980路電話，超過同軸電纜載波。于是，光纖通信作為主流被大量采用，在傳輸干線上全面取代電纜。經(jīng)過國家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”計(jì)劃，中國已建成“八縱八橫”干線網(wǎng)，連通全國各省區(qū)市?，F(xiàn)在，中國已敷設(shè)光纜總長約250萬公里。光纖通信已成為中國通信的主要手段。在國家科技部、計(jì)委、經(jīng)委的安排下，1999年中國生產(chǎn)的8×

105、2.5Gb/sWDM系統(tǒng)首次在青島至大連開通，隨之沈陽至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統(tǒng)開通。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統(tǒng)在上海至杭州開通，是至今世界容量最大的實(shí)用線路。 此時(shí)中國已建立了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè)。中國生產(chǎn)的光纖光纜、半導(dǎo)體光電子器件和光纖通信系統(tǒng)能供國內(nèi)建設(shè)，并有少量出口。 </p><p>　　有人認(rèn)為，我國光纖通信主要干線已經(jīng)建成，光纖通信容量達(dá)到Tbp

106、s，幾乎用不完，再則2000年的IT泡沫，使光纖的價(jià)格低到每公里100元，幾乎無利可圖。因此不要發(fā)展光纖通信技術(shù)了。 </p><p>　　實(shí)際上，特別是中國，省內(nèi)農(nóng)村有許多空白需要建設(shè)；3G移動(dòng)通信網(wǎng)的建設(shè)也需要光纖網(wǎng)來支持；隨著寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)容等，光纖通信仍有巨大的市場?，F(xiàn)在每年光纖通信設(shè)備和光纜的銷售量是上升的。目前．鋪設(shè)光纖總長度達(dá)2 500萬km．覆蓋了全國省會(huì)以上城市和70多地市：參與建設(shè)

107、、投資近20條海底光纜．能與世界上70多個(gè)國家和地區(qū)進(jìn)行通信業(yè)務(wù)：已基本上掌握了100 Gb／s的同步數(shù)字體系高速光通信系統(tǒng)技術(shù)、288芯和648芯帶狀光纜生產(chǎn)技術(shù)以及應(yīng)用到同步數(shù)字體系高速光通信系統(tǒng)中的光放大器生產(chǎn)技術(shù)等。近年來，光通信以年均15％一20％的速度發(fā)展．成為我國與發(fā)達(dá)國家之間差距最小的領(lǐng)域之一。但應(yīng)該看到的是．我國光纖通信設(shè)備所需的一些關(guān)鍵技術(shù)、元器件、材料仍部分依賴進(jìn)口。所以，今后光傳輸仍應(yīng)是信息產(chǎn)業(yè)建設(shè)發(fā)展的重點(diǎn)．日