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1、第17章 光纖通信技術,17.1 光纖通信 17.2 波分復用技術（WDM） 17.3 光纖通信的發(fā)展趨勢,17.1 光纖通信,17.1.1 光纖通信的概念 我們知道，對于載波通信而言，載波頻率（簡稱載頻）越高，意味著可以用于通信的頻帶就越寬，則通信容量就越大。有線通信從明線發(fā)展到電纜，無線通信從短波發(fā)展到微波和毫米波，它們的目的都是通過提高載波頻率來擴大通信容量。,由于光纖中傳輸?shù)墓獠ㄒ葻o線電通信使用的頻率高得多，因此其通信容量就比無線電通信大得多?？梢哉f，這種新興技術是世界新技術革命的重要標志，也是未來信息社會中各種信息網(wǎng)的主要傳輸工具。,所謂光通信就是利用光信號進行的信息傳輸過程

2、或方式。由于光具有無線傳輸?shù)奶匦?，因此光通信有無線和有線通信之分。比如，水運和航海中經(jīng)常使用的燈語就是一個無線光通信的實例；我們在超市付款時，收銀員使用的條形碼閱讀器也是一種無線光通信設備。而我們目前常說的光通信主要指利用光纖做傳輸介質的光纖通信（有線通信），所以本節(jié)主要介紹光纖通信系統(tǒng)。,簡言之，光纖通信就是以光波為載波，以光導纖維為傳輸介質的信息傳輸過程或方式。光纖通信首先要在信源將欲傳送的電話、電報、圖像和數(shù)據(jù)等信號進行電/光轉換，即把電信號先變成光信號，再經(jīng)由光纖（包括在本地進行光交換）傳輸?shù)叫潘?，信宿必須將接收到的光信號作與發(fā)信端相反的變換，即進行光/電轉換變成電信號，,從而完成一次

3、光纖通信的全過程?？梢姡饫w通信與我們熟悉的電纜通信主要有兩點不同，一是傳輸信號為光信號而不是電信號；另一個是傳輸介質是光纖而非電纜（包括明線、雙絞線、多芯電纜和同軸電纜等）。,17.1.2 光纖通信的特點 光纖通信與電通信方式的主要差異有兩點：一是以很高頻率的光波作為載波傳輸信號；二是用光導纖維構成的光纜作為傳輸介質。因此，在光纖通信中起主導作用的是產(chǎn)生光波的激光器和傳輸光波的光導纖維。 光纖通信之所以能夠飛速發(fā)展成為未來通信的發(fā)展方向，是由于它具有如下突出優(yōu)點：,1.通信容量大 因目前使用的光波頻率比微波頻率高103104倍，所以理論上光通信的通信容量與微波通信相比約可增

4、加103104倍。雖然在實際應用中由于受到了光電器件特性的限制，傳輸帶寬比理論上的窄得多，但在目前投入運營的光纖通信系統(tǒng)中，一對光纖仍可通3萬路電話，是目前通信容量最大的一種通信方式。 與電纜一樣，可將幾對甚至上百對光纖組成一根光纜，傳輸容量就更大了。光纖通信適合高速、寬帶信息的傳輸，能在高速通信干線以及寬帶綜合業(yè)務通信網(wǎng)中發(fā)揮作用。,2.損耗低、中繼距離遠 目前實用的光纖均為二氧化硅。若要減少光纖的損耗，主要依靠提高玻璃纖維的純度來達到。由于目前制造的二氧化硅玻璃介質的純凈度極高，因此光纖的損耗極低。由于光纖的損耗低，因此，中繼距離可以很長，這樣可在通信線路中減少中繼站的數(shù)量，以降

5、低成本并提高通信質量。,例如，對于400Mb/s速率的信號，光纖通信系統(tǒng)可達到100km以上的無中繼傳輸距離，然而，同樣速率的同軸電纜通信系統(tǒng)，無中繼傳輸距離僅為1.6km左右。如將來采用非石英系的超長波長光纖，傳輸損耗會更小，有可能實現(xiàn)1000km以上的無中繼傳輸，這一點對于海底光纜通信等長途干線業(yè)務具有重大意義。,3.抗電磁干擾能力強 由于光纖是由純度較高的玻璃（二氧化硅）材料制成的，是不導電和無電感的，因此它不受電磁干擾。正是由于這樣，電纜通信中常見的串話現(xiàn)象，在光纖通信中就不存在了。同時不會干擾其它的通信設備或測試設備。,4.無串話、保密性強 光在光纖中傳播時，幾乎不向外輻

6、射。因此在同一光纜中，數(shù)根光纖之間不會相互干擾，即不會產(chǎn)生串話，也難以竊聽，所以光纖通信和其它通信方式相比有更好的保密性。 5.線徑細、重量輕 由于光纖的直徑很小，只有0.125mm左右，因此制成光纜后，直徑要比相同容量的電纜小得多，而且重量也輕。這樣在長途干線或市內干線上，空間利用率高，而且便于鋪設。,6.資源豐富、節(jié)約有色金屬和原材料 現(xiàn)有的通信線路是由銅、鋁、鉛等金屬材料制成的，從目前的地質調查情況來看，世界上金屬的儲藏量有限，有人估計，按現(xiàn)有的開采速度，銅的儲藏量只能再開采50年。而光纖的原材料是石英，在地球上資源豐富，而且用很少的原材料就可以拉制很長的光纖。隨著光纖

7、通信技術的推廣應用，將會節(jié)約大量的有色金屬材料，對合理使用地球資源有一定的戰(zhàn)略意義。,7.容易均衡 在電通信中，信號的各頻率成分的幅度變化是不相等的，頻率越低，幅度的變化越小；頻率越高，其幅度變化則越大。這對信號的接收極為不利，為使各頻率成分都受到相同幅度的放大處理，就必須采用幅度均衡。對光纖通信系統(tǒng)則不同，在光纖通信的運用頻帶內，光纖對每一頻率的損耗是相等的，一般情況下，不需要在中繼站和接收端采取幅度均衡措施。,8.光纖接頭不放電、不產(chǎn)生電火花 這一優(yōu)點使得光纖通信在礦井下、石油化工、軍火倉庫等易燃易爆的環(huán)境中能發(fā)揮更重要的作用。 9.抗化學腐蝕 由于光纖取材于石英，

8、因此具有一定的抗化學腐蝕能力。光纖通信具有的上述優(yōu)點使之成為當今世界上的主要通信手段之一。當然光纖本身也有缺點，如光纖質地跪、機械強度低；要求比較好的切斷、連接技術；分路、耦合比較麻煩等。但這些問題隨著技術的不斷發(fā)展，都是可以克服的。,17.1.3 光纖通信原理 根據(jù)第1章有關通信原理的內容我們知道，若要實現(xiàn)光纖通信，首先必須在信源對作為信息載體的光信號進行調制，也就是說必須讓光信號隨電信號的變化而變化。調制后的光波經(jīng)過光纖信道傳送到信宿，由相關設備鑒別出它的變化，然后再現(xiàn)出原始信息。 根據(jù)調制與光源的關系，光調制可分為直接調制和間接調制兩大類。直接調制方法僅適用于半導體光源（激光

9、LD和發(fā)光二極管LED），,這種方法是把要傳送的信息轉變?yōu)殡娏餍盘栕⑷隠D或LED，從而獲得相應的光信號。直接調制后的光波電場振幅的平方正比于調制信號，是一種光強度調制（IM）的方法。間接調制是利用晶體的電光效應、磁光效應、聲光效應等性質來實現(xiàn)對激光輻射的調制，這種調制方式既適應于半導體激光器，也適應于其它類型的激光器。間接調制最常用的是外調制的方法，即在激光形成以后加載調制信號。,其具體方法是在激光器諧振腔外的光路上放置調制器，在調制器上加調制電壓，使調制器的某些物理特性發(fā)生相應的變化，當激光通過它時，得到調制。對某些類型的激光器，間接調制也可以采用內調制的方法，即用集成光學的方法把激光器和

10、調制器集成在一起，用調制信號控制調制元件的物理性質，從而改變激光輸出特性以實現(xiàn)其調制。我們主要介紹直接調制。,17.1.4 光纖通信系統(tǒng)的組成 通過上述原理描述，我們可以認為一個基本光纖通信系統(tǒng)必須包括信源端的光發(fā)射機（光調制設備）、信宿端的光接收機（光解調設備）和連接它們的光纖介質，如圖171（a）所示。信源端的光發(fā)射機（實質上就是電/光調制器）把電端機送來的電信號對光源進行調制。原則上可以使用振幅、頻率和相位調制，但由于目前實用激光器等光源的頻譜不純，頻率也不穩(wěn)定，使調頻或調相方式難以實現(xiàn)，因此，通常采取控制光功率大小的調幅方法，即直接調制。,經(jīng)調制后的光功率信號耦合入光纖，經(jīng)光纖傳

11、輸后，光接收機的光電檢測器（一般為半導體光電管或雪崩管）把光信號變換成電信號，再經(jīng)放大、整形處理后送至信宿端的電端機。如果進行遠距離傳輸，則須在通信線路中間插入中繼器。實用的光纖通信系統(tǒng)一般都是雙向的，因此其系統(tǒng)的組成包含了正、反兩個方向的基本系統(tǒng)，并且每一端的發(fā)信機和接收機做在一起，稱為光端機，同樣，中繼器也有正反兩個方向，如圖171（b）所示。,圖171 基本光通信系統(tǒng),可以看出，光纖通信系統(tǒng)可歸結為“電-光-電”的簡單模型，即需要傳輸?shù)男盘柋仨毾茸兂呻娦盘?，然后轉換成光信號在光纖內傳輸，末端又將光信號變成電信號。整個過程中，光纖部分只起傳輸作用，對于信號的生成和處理，仍由電系統(tǒng)來完成。與

12、電通信類似，光纖通信也可分為模擬通信和數(shù)字通信兩種。模擬光通信中的光信號強度隨電信號的變化而線性變化，通俗地講，就是光線有“明”“暗”之分。而數(shù)字光通信中的光信號與數(shù)字電信號相似，只有兩種狀態(tài)：“亮”和“滅”。,圖171所示的系統(tǒng)框圖對模擬或數(shù)字信號都適用。對模擬信號而言，要使信號不失真，就要求光源有良好的線性幅度特性。但是常用的光源，尤其是半導體激光器的非線性比較嚴重，所以模擬光通信常用在非線性失真要求不太嚴格的地方。對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)而言，由于信號為脈沖形狀，因此光源的非線性對系統(tǒng)性能影響不大。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)也具有數(shù)字電通信系統(tǒng)的一切優(yōu)點。在現(xiàn)已建成的系統(tǒng)中，除少數(shù)專用光纖通信系統(tǒng)外，幾

13、乎所有公用及大多數(shù)專用光纖系統(tǒng)都使用數(shù)字式。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)一般是指以傳送數(shù)字話音為主的光纖通信系統(tǒng)，它主要由PCM終端設備、數(shù)字復用設備、光端機、光纖和光中繼設備組成，如圖172。,圖172 數(shù)字光通信系統(tǒng),前面講過由光發(fā)射機、光纖和光接收機可構成一個基本光纖通信系統(tǒng)。在實際應用中，作為一個完整的光纖通信系統(tǒng)，還應包括光中繼器、監(jiān)控系統(tǒng)、脈沖復接和脈沖分離系統(tǒng)、告警系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)等。如圖173所示。,圖173 光通信系統(tǒng)原理框圖,17.1.5 光端機 由于光纖通信系統(tǒng)一般都是雙向的，因此將光發(fā)射機和接收機做在一起并稱為光端機。下面分別介紹光發(fā)射機和接收機。 1.發(fā)射機 光

14、發(fā)射機的作用是將電信號變成光信號，然后送入光纖中傳輸出去。光發(fā)射機主要由光源、光源驅動與調制以及信道編碼電路三部分組成，如圖174所示。,(1)光源。 光發(fā)射部分的核心是產(chǎn)生激光或熒光的光源，它是組成光纖通信系統(tǒng)的重要器件。目前，用于光纖通信的光源主要是半導體激光器LD和半導體發(fā)光二極管LED，它們都屬于半導體器件，共同特點是體積小、重量輕、耗電量小。 LD和LED相比，其主要區(qū)別表現(xiàn)在，前者發(fā)出的是激光，而后者發(fā)出的是熒光。因此，LED的話線寬度較寬，調制速度較低，與光纖的耦合效率也較低。但是，LED也有許多優(yōu)點：它的輸出特性曲線線性好，使用壽命長，成本低，適合于短距離、小容量的

15、傳輸系統(tǒng)。而LD一般適用于長距離、大容量的傳輸系統(tǒng)。,圖174 光發(fā)射機框圖,(2) 信道編碼電路。 信道編碼電路用于對基帶信號的波形和碼型進行變換，使其適合作為光源的控制信號。它主要完成以下功能： 均衡。由PCM端機送來的HDB3或CMI（又稱傳號反轉碼）碼流，首先需要經(jīng)過均衡器均衡，用于補償由電纜傳輸產(chǎn)生的衰減和畸變，以便正確譯碼。,碼型變換。由均衡器輸出的HDB3或CMI碼，在數(shù)字電路中為了處理方便，需要通過碼型變換電路，將其變換為非歸零碼（即NRZ碼）。 擾碼。若信碼流中出現(xiàn)長連“0”或長連“1”的情況，將會給時鐘信號的提取帶來困難。為了避免出現(xiàn)這種情況，加一擾碼電路

16、，它可以有規(guī)律地破壞長連“0”或長連“1”的碼流，達到0、1等概率出現(xiàn)。擾碼以后的信號再進行線路編碼（信道編碼）。,時鐘提取。由于碼型變換和時鐘提取過程都需要以時鐘信號作為依據(jù)，因此，在均衡電路之后，由時鐘提取電路提取時鐘信號，供碼型變換和擾碼電路使用。編碼。如上所述，經(jīng)過擾碼以后的碼流，盡量使得1、0的個數(shù)均等，這樣便于接收端提取時鐘信號。另外，為了便于不間斷業(yè)務的誤碼監(jiān)測、區(qū)間通信聯(lián)絡、監(jiān)控及克服直流分量的波動，在實際的光纖通信系統(tǒng)中，都對經(jīng)過擾碼以后的信碼流進行信道編碼，以滿足上述要求。經(jīng)過編碼以后，變?yōu)檫m合光纖線路傳送的線路碼型。,(3)光源驅動與調制電路。 光源驅動與調制電路主

17、要包含下面幾個電路：光源驅動電路。它用經(jīng)過編碼以后的數(shù)字信號來調制發(fā)光器件的發(fā)光強度，完成電光變換任務。APC（自動光輸出功率控制電路）。它的作用有三個，一是為了使光輸出信號電平保持穩(wěn)定；二是防止光源因電流過大而損壞；三是防止因光輸出功率過大，而使光源的輸出散彈噪聲增加，系統(tǒng)的性能變差。,ATC（自動溫度控制電路）。對激光二極管而言，結溫高的時候光輸出功率會下降，在APC的作用下控制電流就會自動增加，使結溫進一步升高，造成惡性循環(huán)而導致激光二極管損壞。ATC電路用以進行光源的溫度補償。 光監(jiān)測。監(jiān)測光電二極管用于檢測激光器發(fā)出的光功率，經(jīng)放大器放大后控制激光器的偏置電流，使其輸出的平均功

18、率保持恒定。,(4)光發(fā)射機的指標。 有合適的輸出光功率。光發(fā)射機的輸出光功率，通常是指耦合進光纖的功率，亦稱入纖功率。入纖功率越大；可通信的距離就越長，但光功率太大會使系統(tǒng)工作在非線性狀態(tài)，對通信將產(chǎn)生不良影響。因此，要求光源應有合適的光功率輸出，一般在0.015mW。與此同時，要求輸出光功率保持恒定，在環(huán)境溫度變化或器件老化的過程中，穩(wěn)定度要求在5%10%。,有較好的消光比Ext。消光比是指全0碼時的平均光功率P0與全1碼時的平均光功率P1之比。作為一個調制好的光源，希望在全0碼時沒有光功率輸出，否則它將使光纖系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲，使接收機靈敏度降低，因此，一般要求Ext10%。 調制

19、特性要好。所謂調制特性好，即要求調制效率和調制頻率要高，以滿足大容量、高速率光纖通信系統(tǒng)的需要。目前一般認為LD管可以實現(xiàn)的最高調制頻率為10GHz，實際上已有調制速率達20Gb/s的報道。 除此之外，要求電路盡量簡單、成本低、光源壽命長等等。,2.光接收機 光接收機的作用是接收經(jīng)光纖傳輸衰減后的十分微弱的光信號，從中檢測出傳送的信息，放大到足夠大后，供終端處理使用。它包括光電檢測器、光信號接收電路和信道解碼電路三部分，如圖175所示。,圖175 光接收機框圖,(1) 光電檢測器。 光電檢測器的作用，是利用光電二極管將發(fā)射光端機經(jīng)光纖傳送過來的光信號轉換為電信號。目前在光纖通

20、信中廣泛使用的光電檢波管是半導體光電二極管，它具有尺寸小、靈敏度高、響應速度快以及工作壽命長等優(yōu)點。,(2) 光信號接收電路。 光信號接收電路主要有以下三個作用： 低噪聲放大。由于從光電檢測器出來的電信號非常微弱，在對其進行放大時首先必須考慮的是抑制放大器的內部噪聲。 給光電二極管提供穩(wěn)定的反向偏壓。光電二極管只需58V的非臨界電壓，因此選擇合適的偏壓很重要，而且在設計過程中也比較困難，需要反復調試。,自動增益控制。雖然光纖信道是恒參信道，但仍有可能因為整個系統(tǒng)中的光電器件的性能變化、控制電路的不穩(wěn)定以及器件的更換等原因，使光接收電路所接收到的信號的電平發(fā)生波動，因此光接收機

21、必須有自動增益控制的功能。 (3)信道解碼電路。 信道解碼電路是與發(fā)端的信道編碼電路完全對應的電路，即包含解密電路、解擾電路和碼型反變換電路。,(4) 光接收機的指標。 光接收靈敏度Sr指標是描述接收機被調整到最佳狀態(tài)時，在滿足給定的誤碼率指標條件下，接收機接收微弱信號的能力。 工程上常用最低平均光功率來描述光接收機的靈敏度，即在滿足給定的誤碼率指標條件下，最低接收平均光功率Pmin。 光接收機靈敏度中的光功率在工程上習慣用對數(shù)值來描述，即,式中,Sr光接收靈敏度，單位為dBm； Pmin在滿足給定的誤碼率條件下最低接收光功率，單位為mW。 從物理概念上

22、來看，上述這種靈敏度定義也是容易理解的：如果一部光接收機在滿足給定的誤碼率指標條件下所需的平均光功率低，說明這部接收機在微弱的輸入光條件下就能正常工作，顯然，這部接收機的性能是好的，是靈敏的。,接收機的的動態(tài)范圍D：在保證系統(tǒng)的誤碼率指標要求下，接收機的最低光功率和最大允許光功率之比，單位為dB，即,之所以要求光接收機有一個動態(tài)范圍，是因為當環(huán)境溫度變化時，光纖的損耗將產(chǎn)生變化；隨著時間的增長，光源輸出光功率亦將變化。這樣，原來按標準化設計的光接收機便可能失效。因此，要求光接收機有一個動態(tài)范圍，低于這個動態(tài)范圍的下限（即靈敏度），將會產(chǎn)生過大的誤碼；高于這個動態(tài)范圍的上限，在判決時亦將造成過大

23、的誤碼。顯然，一臺質量好的接收機應有較寬的動態(tài)范圍。,17.1.6中繼器 在遠距離光纖通信系統(tǒng)中，由于受發(fā)送光功率、光接收機靈敏度、光纖的損耗和色散的影響，將使光脈沖信號的幅度受到衰落，波形出現(xiàn)失真。這樣，就限制了光脈沖信號在光纖中長距離的傳輸。為了延長通信距離，需在光波信號傳輸一定距離以后，加一個光中繼器，以放大信號，補償光能的衰減，恢復波形。,光纖通信系統(tǒng)中的光中繼器主要由光接收設備和光發(fā)送設備組成,如圖176所示。此外，為了使光中繼機正常工作，便于監(jiān)控、維護，必須有電源、公務、告警、監(jiān)控等設備。有的光中繼器還有區(qū)間通信接口，以提供一定的區(qū)間通信能力。,圖176 光中繼器框圖,17.

24、1.8 監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)視控制系統(tǒng)簡稱監(jiān)控系統(tǒng)。與其它的通信系統(tǒng)一樣，在一個實用的光纖通信系統(tǒng)中，為了保證通信的可靠，監(jiān)控系統(tǒng)是必不可少的。 由于光纖通信是近年才發(fā)展起來的通信手段，故一般在光纖通信的監(jiān)控系統(tǒng)中應用了許多先進監(jiān)控手段，如用計算機進行集中監(jiān)控等方式。,對光纖通信進行監(jiān)測和控制的主要內容有： 1.監(jiān)測的內容 (1)誤碼率是否滿足指標要求； (2)各個中繼器是否有故障； (3)接收光功率是否滿足指標要求； (4)光源的壽命； (5)電源是否有故障； (6)環(huán)境的溫度、濕度是否在要求的范圍內，包括火災告警等。,2. 控制的內容 監(jiān)視控制系統(tǒng)能自動地

25、對通信線路的傳輸質量和各個組成設備的工作狀態(tài)進行監(jiān)測，當光纖通信系統(tǒng)中的主用系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控系統(tǒng)即由主控站發(fā)出自動倒換指令，遙控裝置就將備用系統(tǒng)接入，將主用系統(tǒng)退出工作。當經(jīng)過維護值守人員維修主用系統(tǒng)恢復正常后，監(jiān)控系統(tǒng)應再發(fā)出指令，將系統(tǒng)從備用倒換回主用系統(tǒng)。,當市電中斷后，監(jiān)控系統(tǒng)還要發(fā)出啟動油機發(fā)電的指令。又如當中繼站溫度過高，則發(fā)出啟動風扇或空調的指令。同樣，還可根據(jù)需要設置其它控制內容。監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)功能不同大致有三種組成方式： (1)在一個數(shù)字段內對光傳輸設備和PCM復用設備進行監(jiān)控； (2)在具有多個方向傳輸?shù)慕K端站內,對多個方向進行監(jiān)控； (3)對跨越數(shù)字段的設備

26、進行集中監(jiān)控。,監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)控信號的傳輸有兩種方式：一種是在光纜中加金屬導線來傳輸監(jiān)控信號；另一種是由光纖來傳輸監(jiān)控信號。 在實際應用中，第一種方法可使主信號和監(jiān)控信號可以完全分開，互不影響，光系統(tǒng)的設備相對簡單。然而，光纜中加設金屬導線，也將帶來許多缺點：如由于金屬線要受雷電和其它強電、磁場的干擾，影響所傳輸?shù)谋O(jiān)控信號，因此使監(jiān)控的可靠性要求難以滿足；,而且，距離越長干擾越嚴重，使監(jiān)控距離受到限制。鑒于上述原因，在光纜中加金屬線來傳輸監(jiān)控信號不是發(fā)展方向，將會逐漸淘汰，而采用光纖來傳輸監(jiān)控信號的方法會越來越普及。,利用光纖通信線路本身傳送監(jiān)控信息的方法也有兩種：一種叫時分復用法，又稱插

27、入比特法，它是利用插入比特把監(jiān)控信息按時分復用方式插入主信號碼流進行傳輸。另一種是頻分復用法，由于光纖通信的主信號速率很高，而監(jiān)控、公務等輔助信號的速率低得多，兩者在頻譜上是分開的，因此可以利用頻分復用進行傳輸。,17.2 波分復用技術（WDM）,所謂波分復用（WDM），就是把具有不同波長的幾個或幾十個光通路信號復用到一根光纖中進行傳送的方式或技術。 由于光纖具有很寬的帶寬，因此可在一根光纖中傳輸多個不同波長的光載波，這就是波分復用，它類似于電通信中的頻分復用。采用這種技術可以擴大光纖通信的容量，實現(xiàn)大容量的光纖通信。,在長距離光纖通信中，波分復用具有很高的經(jīng)濟性。因為線路的投資很大，占

28、總投資的70%80%，采用波分復用，相當于成倍地增加光纖線路的傳輸總量，提高了線路的利用率。目前，許多國家采用這種技術，它在長途光纖通信與用戶網(wǎng)光纖通信領域中均有著廣闊的前景?，F(xiàn)在的光纖通信系統(tǒng)的通信容量基本上都在1Gb/s以下，從光纖的傳輸特性來看，可以說只用到光纖可通信區(qū)域的10-5以下，光纖還有很寬的頻帶可以利用，從而為波分復用技術開辟了道路。,波分復用的帶寬一般為幾十個納米，通常用戶較多，需要較多的傳輸通路時，可以使用工作波長小于一個納米的波分復用系統(tǒng)，這種系統(tǒng)中光載波的間距小而密集，稱之為高密度波分復用（HDWDM）。從目前市內通信的狀況來看，市內電話中繼線地下管道十分擁擠。如果利用

29、波分復用技術，不僅可以在原有地下管道的條件下增加線路的容量，而且可以節(jié)省大量的地下管道建設資金，避免管道建設對城市交通和市容的影響。因此，許多國家都在加大力度研究波分復用光纖通信技術。圖177所示的方框圖就是在一根光纖上單向傳輸N個光波波長的波分復用系統(tǒng)。,圖177 波分復用示意圖,系統(tǒng)在發(fā)端有N臺光發(fā)射機（即有N個不同波長的光源）。這N個光信號通過復用器合波器，將來自N臺光發(fā)射機的光信號合并起來，耦合進入同一根光纖中傳輸。當這些被合并的光波傳到接收端后，又通過一個復用器分波器，將合并的信號分開，再分別送到各自相應的光電檢波器通道中。從而實現(xiàn)在一根光纖上傳輸多個光源光信號的目的。當然，每個光源

30、本身又能傳輸成百上千路信號，如傳輸五次群（7680路）信號。于是，通過這樣的復用方式，會使一根光纖中的實際傳輸量得到成倍地增加，因而提高了光纖通信系統(tǒng)的有效性和經(jīng)濟效益。,17.3 光纖通信的發(fā)展趨勢,光纖通信以它獨特的優(yōu)點被人們認為是通信史上一次革命性的變革。光纖通信網(wǎng)將在長途通信與市話通信中代替現(xiàn)有的電纜通信網(wǎng)，這已為各國所公認。在未來的信息社會中，交換大量信息的信息網(wǎng)絡也將由光纖通信網(wǎng)絡來構成。因此，有人說，如果20世紀的通信是電網(wǎng)絡的時代，那么21世紀的信息傳輸將會是全新的光網(wǎng)絡時代。,隨著光電技術的進步，光纖通信技術會朝以下幾個方向發(fā)展：首先是低損耗單模光纖的進一步開發(fā)和研制，這是一項長期而又需要不斷完善的工作；其次，為增加光頻帶的利用，將致力于波分復用技術和相干光通信體制的研究和實用化；第三，為了進一步提高通信速度，將發(fā)展光電混合集成電路，提高光電轉換的速度，增強現(xiàn)有光系統(tǒng)的傳輸能力，這方面遠期的發(fā)展目標是光學集成的全光線路，使更多的信號處理功能在光頻上完成。,另外為了大大提高光纖通信系統(tǒng)的有效性和可靠性，許多國家還在進行光放大器、相干光通信、多波道光纖通信及光孤子通信等新技術的研究。 總之，全光網(wǎng)絡是未來信息傳送網(wǎng)的發(fā)展方向，它可以直接對光信號進行處理，不僅大大簡化了網(wǎng)絡結構，降低了成本，而且極大地提高了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性與可靠性。,