光纜接頭盒新款產品根據不同的需要,光纖通信系統還包括各種無源光器件。光波分復用系統還包括波分復用器/解復用器等。利用光進行通信并不是一個新概念,我國古代使用的烽火臺就是大氣光通信的例子。那時候,大部分文明社會已經使用煙火信號傳遞單個的信息,后來的旗語、燈光甚至交通紅綠燈等均可劃入光通信的范疇,但可惜它們所能傳遞的距離和信息量都十分有限。光纜接頭盒新款產品近代光通信的雛形可追溯到1880年Bl)明的光電話,他用陽光作為光源、硒晶體作為光接收檢測器件,通過200m的大氣空間成功地傳送了語音信號。雖然在以后的幾十年中,科技工作者對Be的光電話具有濃厚的興趣,但由于缺乏合適的光源及光在大氣中傳輸的嚴重衰減性,這種大氣通信光電話未能像其他電通信方式那樣得到發展。

19世紀30年代電報的出現用電取代了光,開始了電信時代。1876年電話的發明引起了通信技術本質的變化,電信號通過連續變化電流的模擬方式傳送,這種模擬電通信技術支配了通信系統達100年之久。20世紀電話網的發展導致了電通信系統的許多改進,用同軸電纜代替了雙絞線大大提高了通信容量,一代同軸電纜在1940年投入使用。由于需要傳送的信息數量急劇增長,對通信的帶寬提出了更高的要求,需要使載波頻率進一步提高才能滿足要求。但是當頻率超過10MHz,使用同軸電纜的傳統方式通信損耗較大,這種限制導致了微波通信系統的發展。在微波通信系統中,利用1~10GHz的電磁波及合適的調制技術傳遞信號。早的微波通信系統于1948年投入運營,從此以后,微波通信系統得到了較大的發展。

微波通信系統依然存在著成本高、中繼距離短、載波頻率受限制的缺點系統的通信容量用比特率距離積(BL)表示,B為比特率,L為中繼間距。20世紀后半葉人們開始認識到,如果用光波作載波,BL積可能增加幾個數量級。然而當時發展光通信技術存在兩個難以攻克的難題:個難題是無法找到適合光通信的低損耗傳輸介質,第二個難題是無合適的相干光源,使得光通信技術發展停滯不前現代光纖通信的發展歷程1966年7月是光纖通信發展歷史中的一個里程碑,英籍華人高錕博士在Proc.IEE雜志上發表了一篇十分*的論文《用于光頻的光纖表面波導》,該文從理論上分析證明了用光纖作為傳輸介質以實現光通信的可能性,設計了通信用光纖的波導結構,更重要的是,他科學地預言了制造通信用低損耗光纖,即通過加強原材料提純、加入適當的摻雜劑,可把光纖的衰減系數降低20dB/km以下。

20世紀60年代可能制造的光纖損耗超過了1000dB/km,高錕的預言被認為是可望而不可即的。1970年光纖制造技術終于出現了突破,美國康寧公司根據高錕論文的設想,使用改進型化學氣相沉淀法,制造出了世界上根超低損耗光纖,其在1m附近波長區光纖損耗降低到約20dB/km。雖然康寧公司制造出的光纖只有幾米長,但這證明了高錕預言的正確性,這是光纖制造技術的大突破。20世紀60年代激光技術的發明解決了第二個問題。隨后,人們的注意力集中到尋找用激光進行通信的途徑。1970年,美國貝爾實驗室研制出世界上只在室溫下連續工作的砷化鉀(GaAs)半導體激光器,為光纖通信找到了合適的光源器件。小型光源和低損耗光纖的同時問世,在*范圍內掀起了發展光纖通信的高潮。

進展確實很快,在不到20年的時間,比特率-距離積增加了幾個數量級,在技術上經歷了各具特點的五個發展階段(或五代光波通信系統)。(1)1978年工作于0.8m的代光波通信系統正式投入商業應用,其比特率在20100Mb/s之間,大中繼間距約10km,大通信容量(BL)約500Mb/s·km。與同軸電纜通信系統相比,中繼間距長,投資和維護費用低,是工程和商業運營追求的目標。(2)但是0.8m并非損耗小的佳工作波段,早在1970年時人們就認識到,使光波系統工作于1.3m時,光纖損耗<1.0dB/km,且有低色散,可大大增加中斷距離,但是1.3pm的半導體激光器尚未研制成功,直到1977年這種激光器才問世。接著在20世紀80年代初,早期的采用多模光纖的第二代光波通信系統問世,其中繼距離超過了20km,但由于多模光纖的模間色散,早期的系統的比特率限制在100Mb/s以下。

采用單模光纖能克服這種限制,一個實驗室于1981年演示了比特率為2Gb/s,傳輸距離為44km的單模光波實驗通信系統,并很快引入商業領域,至1987年1.3pm單模第二代光波系統開始投入商業運營,其比特率高達1.7Gb/s,中繼距離約50km(3)第二代光波系統中繼距離受1.3μm附近光纖損耗(典型值為0.5dB/km)限制,理論研究發現,石英光纖低損耗在1.55m附近,實驗技術上于1979年就達到了0.2dB/km的低損耗。然而由于1.55m處高的光纖色散,而當時多縱模同時振蕩的常規IngaAsP半導體激光器的譜展寬問題尚未解決。這兩個因素,推遲了第三代光波系統的問世。后來的研究發現,色散問題可以通過使用設計在1.5m附近,具有小色散的色散位移光纖(DSF)與采用單縱模激光器來克服。

在20世紀80年代這兩種技術都得到了發展,1985年的傳輸試驗顯示,其比特率達到4Gb/s,中繼距離超過100km。至1990年,工作于2.5Gb/s1.55/m的第三代光波系統已能提供通信商業業務。這樣的第三代光波系統,通過精心設計激光器和光接收機,其比特率能超過10Gb/s。確實后來10Gb/s的光波系統在一些國家得到了重點發展。(4)第四代光波系統以采用光放大器(OA)增加中繼距離和采用頻分復用(FDM)與波分復用(WDM)增加比特率為特征。這種系統有時采用零差或外差方案,稱為相干光波通信系統。更多的時候是采用波分復用技術,目前已經在商用上實現64波的波分復用,實驗室技術則遠遠高于這個水平。20世紀90年代初期光纖放大器的問世已引起了光纖通信領域的重大變革。