光纖通信技術(shù)的發(fā)展史及其現(xiàn)狀

1、本科學生讀書報告論文題目：光纖通信技術(shù)的發(fā)展史及其現(xiàn)狀學 院：電子工程學院年 級：專 業(yè)：姓 名：學 號：指導教師：摘要光纖通信符合了高速度、大容量、高保密等要求，但是，光纖通信能實際應用到人類傳輸信息中并不是一帆風順的，其發(fā)展中經(jīng)歷了很多技術(shù)難關(guān)，解決了這些技術(shù)難題，光纖通信才能進一步發(fā)展。本文從光源及傳輸介質(zhì)、光電子器件、光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展來展示光纖通信技術(shù)的發(fā)展。關(guān)鍵詞光纖通信技術(shù)光纖光纜；光有源器件；光無源器件；光纖通信系統(tǒng)AbstractOptical fiber communication in line with the high speed, high capacity etc

2、 requirements, however, optical fiber communication can actual application to human transmission of information and is not straightforward, its developing experience a lot of technical challenges, solve these technical problems, optical fiber communication to further development.This paper, from the

3、 light source and the transmission medium, the optoelectronic devices, optical fiber communication system to show the development of the optical fiber communication technology development.Key words Optical fiber communication technology of optical fiber cable ；Active optical device ；Optical passive

4、device ；Optical fiber communication system II目錄摘要IAbstractII前言1第一章 光纖通信技術(shù)的形成11.1 早期的光通信11.2 現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的形成2第二章 光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展42.1 光纖光纜42.2 光電子器件52.2.1 光有源器件52.2.2 光無源器件62.3 光纖通信系統(tǒng)9第三章 我國光纖通信的發(fā)展10結(jié)論11參考文獻12光纖通信技術(shù)的發(fā)展史及其現(xiàn)狀前言 光自身固有的優(yōu)點注定了它在人類歷史上充當不可忽略的角色，隨著人類技術(shù)的發(fā)展，其應用越來越廣泛，優(yōu)點也越來越突出。光纖通信是將要傳送的圖像、數(shù)據(jù)等信號調(diào)制到光載波上，以

5、光纖作為傳輸媒介的通信方式。作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導管的損耗低得多，因此相對于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨特的優(yōu)點。將優(yōu)點突出的光纖通信真正應用到人類生活中去，和很多技術(shù)一樣，都需要一個發(fā)展的過程。第一章 光纖通信技術(shù)的形成1.1 早期的光通信光無處不在，這句話毫不夸張。在人類發(fā)展的早期，人類已經(jīng)開始使用光傳遞信息了，這樣的例子有很多。打手勢是一種目視形式的光通信，在黑暗中不能進行。白天太陽充當這個傳輸系統(tǒng)的光源，太陽輻射攜帶發(fā)送者的信息傳送給接收者，手的動作調(diào)制光波，人的眼睛充當檢測器。另外，3000多年前就有的烽火臺，直到目前仍然使

6、用的信號燈、旗語等都可以看作是原始形式的光通信。望遠鏡的出現(xiàn)則又極大地延長了這類目視形式的光通信的距離。這類光通信方式有一個顯著的缺點，就是它們能夠傳輸?shù)娜萘繕O其有限。近代歷史上，早在1880年，美國的貝爾（Bell）發(fā)明了“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鏡片上，使光強度隨話音的變化而變化，實現(xiàn)話音對光強度的調(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，使光信號變換為電流傳送到受話器。光電話并未能在人類生活中得到實際的使用，這主要是因為當時沒有合適的光源和傳輸介質(zhì)。其所利用的自然光為非相干光，方向性不好，不易調(diào)制和傳輸；而以

7、空氣作為傳輸介質(zhì)，損耗會很大，無法實現(xiàn)遠距離傳輸，又易受天氣影響，通信極不穩(wěn)定可靠。如此看來，這種光電話并沒有太大的實際應用價值，然而，我們不得不說，光電話仍是一項偉大的發(fā)明，它的出現(xiàn)證明了用光波作為載波傳輸信息是可行的，因此，把貝爾光電話稱為現(xiàn)代光通信的雛形毫不過分。 1.2 現(xiàn)代光纖通信技術(shù)的形成隨著社會的發(fā)展，信息傳輸與交換量與日俱增，傳統(tǒng)的通信方式已不能滿足人們的需要。為了擴大通信容量，通信方式從中波、短波發(fā)展到微波、毫米波，這實際上就是通過提高通通信載波頻率來擴大通信容量的。繼續(xù)提高頻率，達到光波波段，光波是人們最熟悉的電磁波，其波長在微米級，而頻率則為Hz數(shù)量級，這比常用的微波頻率

8、高倍。如此看來，用光波作為載波進行通信，通信容量將大大超過傳統(tǒng)通信方式。要發(fā)展光通信，最重要的問題就是要尋找適用于光通信的光源和傳輸介質(zhì)。1970年，光纖和激光器這兩個科研成果同時問世，拉開了光纖通信的帷幕，所以我們把1970年稱為光纖通信的“元年”。1、 光源1960年，美國的梅曼（T.H.Maiman）發(fā)明了紅寶石激光器，它可以產(chǎn)生單色相干光，使高速信息的光調(diào)制成為可能。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。但是，紅寶石激光器發(fā)出的光束不容易耦合進光纖中傳輸，其耦合效率是極低

9、的，因此需要研制小型化的激光光源。1970年，美國貝爾實驗室、日本電氣公司（NEC）和前蘇聯(lián)先后突破了半導體激光器在低溫（200 ）或脈沖激勵條件下工作的限制，研制成功室溫下連續(xù)工作的鎵鋁砷（GaAlAs）雙異質(zhì)結(jié)半導體激光器（短波長）。雖然壽命只有幾個小時，但其意義是重大的，它為半導體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1973年，半導體激光器壽命達到10萬小時（約11.4年），外推壽命達到100萬小時，完全滿足實用化的要求。在這個期間，1976年日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長為1.3 的銦鎵砷磷（InGaAsP）激光器，1979年美國電報電話（AT&T）公司和日本電報電話公司研制成功發(fā)射波長

10、為1.55的連續(xù)振蕩半導體激光器。激光器的發(fā)明和應用，使沉睡了80年的光通信進入一個嶄新的階段。2、 傳輸介質(zhì)1) 大氣19611970年，人們主要研究利用大氣傳輸光信號。美國麻省理工學院利用He-Ne激光器和激光器進行了大氣激光通信試驗。試驗證明用承載信息的光波通過大氣的傳播實現(xiàn)點對點的通信是可行的，但是大氣傳輸光通信存在很多嚴重的問題：（1） 通信能力和質(zhì)量受氣候影響十分嚴重。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30dB/km的衰減，濃霧衰減高達120dB/km。（2） 大氣的密度和溫度很不均勻，造成折射率的變化，加上大氣湍流的影響，光束位置可能會發(fā)生偏移

11、和抖動。因而通信的距離和穩(wěn)定性都受到極大的限制，不能實現(xiàn)“全天候”通信。（3） 大氣傳輸設(shè)備要求設(shè)在高處，收、發(fā)設(shè)備必須直線可見。這種地理條件使得大氣傳輸通信的適用范圍具有很大的局限性。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。為了克服氣候?qū)す馔ㄐ诺挠绊懀藗冏匀幌氲桨鸭す馐拗圃谔囟ǖ目臻g內(nèi)傳輸。因而提出了透鏡波導和反射鏡波導的光波傳輸系統(tǒng)。透鏡波導是在金屬管內(nèi)每隔一定距離安裝一個透鏡，每個透鏡把經(jīng)傳輸?shù)墓馐鴷鄣较乱粋€透鏡而

12、實現(xiàn)的。反射鏡波導和透射鏡波導相似，是用與光束傳輸方向成角的兩個平行反射鏡代替透鏡而構(gòu)成的。這兩種波導從理論上講是可行的，但在實際應用中遇到了不可克服的困難。首先，現(xiàn)場施工中校準和安裝十分復雜；其次，為了防止地面活動對波導的影響，必須把波導深埋或選擇在人車稀少的地區(qū)使用。由于沒有找到穩(wěn)定可靠和低損耗的傳輸介質(zhì)，對光通信的研究曾一度走入了低潮。2) 光纖為了發(fā)展光通信技術(shù)，人們又考慮和嘗試了各種傳輸介質(zhì)，其中包括利用玻璃材料制成光導纖維來傳輸光信號，但是當時最好的光學玻璃材料的損耗在1000dB/km以上，這么高的傳輸損耗根本就無法用于通信。1966年，美籍華人高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（

13、C.A.Hockham）發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖進行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了光纖通信的基礎(chǔ)。1970年，光纖研制取得了重大突破。美國康寧(Corning)公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。因此，光纖通信開始可以和同軸電纜通信競爭，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)推向一個新階段。1972年，隨著光纖制備工藝中的原材料提純、制棒和拉絲技術(shù)水平的不斷提高，進而將梯度折射率多模光纖的衰減系數(shù)降至4dB/km。1973年，美國貝爾實驗室研制的光纖損耗降低到2.5dB/km。1974年降到了1.1dB/km。1976年日本電報電話（NTT）公司等單

14、位將光纖損耗降低到0.47dB/km（波長1.2）。在以后的10年中， 1.55波長處的光纖損耗（如圖2所示）：1979年是20dB/km，1984年是0.157dB/km，1986年是0.154dB/km，接近了光纖最低損耗的理論極限。1976年，在進一步設(shè)法降低玻璃中的（氫氧根）含量時，發(fā)現(xiàn)光纖的衰減在長波長區(qū)有1.31和1.55兩個低損耗窗口。1976年，美國在亞特蘭大進行了世界上第一個實用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗，系統(tǒng)采用GaAlAs激光器作為光源，多模光纖作為傳輸介質(zhì)，速率為44.736Mbit/s、傳輸距離約10km，這一試驗使光纖通信向?qū)嵱没~出了第一步。1980年，原材料提純和光

15、纖制備工藝得到不斷完善，從而加快了光纖的傳輸窗口由0.85移至1.31和1.55的進程。特別是制出了低衰減光纖，其在1.55的衰減系數(shù)為0.20dB/km，已接近理論值。與此同時，為促進光纖通信系統(tǒng)的實用化，人們又及時地開發(fā)出適用于長波長的光源，即激光器、發(fā)光管和光檢測器。應運而生的光纖成纜、光無源器件、性能測試及工程應用儀表等技術(shù)的日趨成熟，都為光纖光纜作為新的通信傳輸媒質(zhì)奠定了良好的基礎(chǔ)。1981年以后，世界各發(fā)達國家將光纖通信技術(shù)大規(guī)模地推入商用。歷經(jīng)20余年的突飛猛進的發(fā)展，光纖通信速率已由1978年的45Mbit/s（例如美國MCI于1991年開通了Chicago至St.Louis全

16、長275英里的4×10Gbit/s的商用光纖通信系統(tǒng)等）。第二章 光纖通信技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展 從宏觀上來看，光纖通信主要包括光纖光纜、光電子器件及光通信系統(tǒng)設(shè)備等三個部分。2.1 光纖光纜光纖本身所固有的優(yōu)點及其技術(shù)的進步使其成為當今社會信息傳輸?shù)闹饕浇?。圖3展示了北美消費的光纜較多，占了全球近25%，其次為歐洲。全球光纖的消費額逐年增加，由此看出，光纖的市場需求量在增加，其應用越來越廣。圖4展示了單模、多模光纖的消費額總體在增加，結(jié)合圖5、圖6又可以知道單模光纖的市場份額有所下降，多模光纖的應用則變得較為廣泛。 2.2 光電子器件 2.2.1 光有源器件1) 光檢測器常見的光檢測器

17、包括：PN光電二極管、PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。目前的光檢測器基本能滿足了光纖傳輸?shù)囊?，在實際的光接收機中，光纖傳來的信號及其微弱，有時只有1mW左右。為了得到較大的信號電流，人們希望靈敏度盡可能的高。光電檢測器工作時，電信號完全不延遲是不可能的，但是必須限制在一個范圍之內(nèi)，否則光電檢測器將不能工作。隨著光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率不斷提高，超高速的傳輸對光電檢測器的響應速度的要求越來越高，對其制造技術(shù)提出了更高的要求。由于光電檢測器是在極其微弱的信號條件下工作的，而且它又處于光接收機的最前端，如果在光電變換過程中引入的噪聲過大，則會使信噪比降低，影響重現(xiàn)原來的信號。因此，光電檢

18、測器的噪聲要求很小。另外，要求檢測器的主要性能盡可能不受或者少受外界溫度變化和環(huán)境變化的影響。2) 光放大器光放大器的出現(xiàn)使得我們可以省去傳統(tǒng)的長途光纖傳輸系統(tǒng)中不可缺少的光電光的轉(zhuǎn)換過程，使得電路變得比較簡單，可靠性也變高。早在1960年激光器發(fā)明不久，人們就開始了對光放大器的研究，但是真正開始實用化的研究是在1980年以后。隨著半導體激光器特性的改善，首先出現(xiàn)了法布里泊羅型半導體激光放大器，接著開始了對行波式半導體激光放大器的研究。另一方面，隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了光纖拉曼放大器。80年代后期，摻稀土元素的光纖放大器脫穎而出，并很快達到實用水平，應用于越洋的長途光通信系統(tǒng)中。目前能用于光

19、纖通信的光放大器主要是半導體激光放大器和摻稀土金屬光纖放大器，特別是摻餌光纖放大器（EDFA）倍受青睞。1985年英國南安普頓大學首次研制成摻餌光纖，1989年以后摻餌光纖放大器的研究工作不斷取得重大突破。由于光纖放大器的問世，在1990年到1992年不到兩年的時間里，光纖系統(tǒng)的容量竟增加了一個數(shù)量級。而在1982年到1990年的8年時間里，光纖系統(tǒng)的容量才只增加了一個數(shù)量級。光放大器的作用和光纖傳輸容量的突飛猛進，為光纖通信展現(xiàn)了無限廣闊的發(fā)展前景。當前光纖通信系統(tǒng)工作在兩個低損耗窗口：1.55波段和1.31波段。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同窗口。摻餌光纖放大器工作在1.55窗口

20、，該窗口光纖損耗系數(shù)比1.31窗口低（僅0.2dB/km）。已商用的EDFA噪聲低，增益曲線好，放大器帶寬大，與波分復用（WDM）系統(tǒng)兼容，泵浦效率高，工作性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，在現(xiàn)代長途高速光通信系統(tǒng)中備受青睞。摻鐠光纖放大器工作在1.31m波段，已敷設(shè)的光纖90都工作在這一窗口。PDFA對現(xiàn)有光通信線路的升級和擴容有重要的意義。目前已經(jīng)研制出低噪聲、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不穩(wěn)定，增益對溫度敏感，離實用還有一段距離。非線性的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破。光纖拉曼放大器是利用光纖的非線性光學效應受激拉曼散射效應產(chǎn)生的增益機理而對光信號進行放大的。其優(yōu)點是

21、傳輸線路與放大線路同為光纖，因此，放大器與線路的耦合損耗小，噪聲較低，增益穩(wěn)定性較好。但由于這種光放大器需要很大的泵浦功率（數(shù)百毫瓦）和很長的光纖（數(shù)公里）。另外，光纖拉曼放大器的特性對光纖的偏振狀態(tài)十分敏感。因此，光纖拉曼放大器目前還不能用于光纖通信。 2.2.2 光無源器件光無源器件是光纖通信系統(tǒng)的重要組成部分，在光纖通信向大容量、高速率發(fā)展的今天，光無源器件顯得尤為重要。今年來，新材料、新工藝和新產(chǎn)品在不斷涌現(xiàn)，光無源器件正面臨一個迅速發(fā)展的時期。1) 光纖活動連接器光纖（纜）活動連接器是實現(xiàn)光纖之間活動連接的光無源器件，它還具有將光纖與其他無源器件、光纖與有源器件、光纖與系統(tǒng)和儀表進行

22、活動連接的功能。在進一步提高光纖活動連接器性能的基礎(chǔ)上，使其向小型化、集成化方向發(fā)展。 進一步提高光纖活動連接器性能指標目前的插入損耗范圍在0.1dB0.5dB，平均值為0.3dB，相對過高且變化范圍大。隨著加工精度的提高，爭取將平均值降到0.1dB以下，變化范圍縮小至0.2dB左右。改變插針端面的幾何形狀是提高回波損耗的有效手段?？梢灶A期，端面為平面形狀的插針將會逐漸被淘汰，球面和斜球面的插針會同時存在，而且球面插針的需要量仍將占主要地位。此外，采用鍍膜工藝等新的加工技術(shù)來提高回波損耗可以降低零件的加工精度要求，并可提高兩接器的一致性和互換性。 小型化隨著光纖接入網(wǎng)的發(fā)展，目前使用的連接器已

23、顯示出體積過大、價格太貴的缺點，因此小型化是光纖活動連接器的發(fā)展方向。光纖活動連接器小型化的一種方法是縮小單芯光纖連接器尺寸，開發(fā)小型化（SFF）的連接器，如瑞士Diamond公司的E-2000型連接器，美國朗訊公司的LC型連接器以及日本NTT公司的MU型連接器等，它們的插針直徑只有1.25mm。連接器小型化的另一種方法是開發(fā)適應帶狀光纖的多芯光纖連接器，即MT型系列光纖連接器。帶狀光纜具有可集成的優(yōu)勢，是今年來迅速發(fā)展的一個光纜品種，它具有以下優(yōu)點：體積小、重量輕、密集度高；采用注塑成型，一致性好，適于大批量生產(chǎn)；具有較低的插入損耗；具有良好的穩(wěn)定性。隨著干線網(wǎng)、用戶網(wǎng)和局域網(wǎng)的發(fā)展，帶狀光

24、纜連接器將成為連接器發(fā)展的方向。 集成化光纖活動器不僅僅只有連接功能，還具有其它功能，因此，集成化是其發(fā)展的一個重要方向?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一些集成化的多功能產(chǎn)品，如外形與各種變換器一樣的固定衰減器；既可作為FC型轉(zhuǎn)換器，又可以對光的衰減量連續(xù)可調(diào)（025dB）的小型可變衰減器等。光纖活動連接器的集成化，不但增加了連接器的功能，而且更重要的是體高其它器件的密集度和可靠性，給使用者帶來極大方便。2) 固定連接器固定連接器又稱固定接頭或接線子，它能夠把兩個光纖端面結(jié)合在一起，以實現(xiàn)光纖與光纖之間的永久性連接。固定接頭的制作方法按其工作原理有熔接法、V形槽法、毛細管法、套管法等。光纖熔接機正朝著兩個方向

25、發(fā)展：一是向全自動、多功能方向發(fā)展；二是向小型化、簡易化方向發(fā)展。目前普遍使用的全自動光纖熔接機設(shè)備笨重，價格昂貴。今后這一機型會朝著提高精度、降低成本、尤其是增加連接芯數(shù)的方向發(fā)展。同時，隨著光纖應用領(lǐng)域的擴大及用戶不同的需要，對光纖熔接技術(shù)的要求也逐漸趨于多樣化。因此，研制小型和超小型熔接機就成為第二個發(fā)展方向。同時致力于多芯光纖熔接機和保偏光纖熔接機的研究生產(chǎn)。對于其它幾種固定連接器而言，插入損耗和回波損耗這兩個指標上都落后于光纖熔接機所制作的固定接頭。要想提高這幾種接頭的加工精度，研制更適合的匹配液是一種比較有效的辦法，目前許多廠家正致力于這方面的研究。此外，V形槽和毛細管結(jié)構(gòu)比光纖熔

26、接機更容易實現(xiàn)帶狀光纖與光波導陣列、光有源器件陣列的固定連接，可以從改善機械結(jié)構(gòu)、光學透鏡和匹配液入手，使這種連接得以實現(xiàn)。最后，為配合帶狀光纜的應用，多芯化的固定連接器也應大力發(fā)展。3) 光衰減器光衰減器是光通信中發(fā)展最早的無源器件之一，目前已形成了固定式、步進可調(diào)式、連續(xù)可調(diào)式及智能型光衰減器四種系列。目前，光衰減器的市場越來越大。由于固定光衰減器具有價格低廉、性能穩(wěn)定、使用簡便等優(yōu)點，所以市場需求比可變光衰減器大一些。而可變光衰減器由于其靈活性，市場需求仍穩(wěn)步增長。國外的光衰減器性能已達到高性能要求，目前國外的一些光學器件公司正在不斷開發(fā)各種新型光衰減器，以求獲得性能更高、體積更小、價格

27、更適宜的實用化產(chǎn)品。從市場需求的角度來看，光衰減器將向著小型化、系列化、低價格的方向發(fā)展。此外，由于普通型光衰減器已相當成熟，所以今后的研究將側(cè)重于其高性能方面。為了避免器件的光反射引起光源的頻率漂移和線路噪聲，使受此影響較大的系統(tǒng)能夠正常工作，必須在相應的線路中使用高回損衰減器。因此，高回損衰減器是衰減器發(fā)展的一個重要方向。此外，光衰減器還必須有更寬的溫度使用范圍和頻譜范圍及多更能等優(yōu)良性能。4) 光波分復用器光波分復用器（WDM）又稱為光合波/分波器，它是對光波波長進行合成與分離的光無源器件，在解決光纜線路的擴容或復用中起著關(guān)鍵作用。當前使用的光波分復用器主要是兩波長的復用器，例如1310

28、/1550nm主要用于通信線路，980/1550nm和1480/1550nm主要用于光纖放大器。隨著密集波分復用（DWDM）系統(tǒng)的發(fā)展，多波長復用器的需求量正在增加，復用波長之間的間隔也在逐漸縮小。當波長之間的間隔為20nm時，一般稱為粗波分復用器；波長之間的間隔為110nm時，一般稱為密集波分復用器。因此，密集化、小型化、實用化、組件化是波分復用器發(fā)展的必然趨勢。5) 無源光耦合器光耦合器的研制、開發(fā)及應用已經(jīng)歷了近四十年，目前基本形成了以熔融拉錐型器件為主、波導器件逐漸發(fā)展的局面。隨著光纖通信、光纖傳感技術(shù)、光纖CATV、局域網(wǎng)、光纖用戶網(wǎng)以及用戶接入網(wǎng)等的迅速發(fā)展，對光耦合器的需求會進一

29、步增大。當前，能進行大批量生產(chǎn)單模光纖耦合器的方法是熔融拉錐法。但是在這種方法中，由于光纖之間的耦合系數(shù)與波長有關(guān)，所以光傳輸波長發(fā)生變化時，耦合系數(shù)也會發(fā)生變化，即耦合比發(fā)生變化，一般它隨波長的變化率為0.2%nm。所以寬帶化是耦合器的一個重要方向。與此同時，為了適應各種光纖網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量劇增的需要，一方面需要大功率的光源，另一方面在不斷增加耦合器路數(shù)的同時，進一步降低附加損耗、減少器件體積，并提高使用的可靠性。綜上所述，未來的光耦合器將是寬帶的、集成化的、低損耗和易接入的器件，還應根據(jù)要實現(xiàn)多路數(shù)、小型化等。6) 光隔離器隔離器是一種光單向傳輸?shù)姆腔ヒ灼骷?，它對正向傳輸光具有較低的插入損耗，

30、而對反向傳輸光有很大的衰減作用。目前，光隔離器已經(jīng)產(chǎn)生了一系列的器件，如陣列光隔離器、小型化光隔離器，還有一些隔離器與WDM、Tap、GFF等濾波器混合的器件，這些器件都已研制成功，并批量生產(chǎn)。到目前為止，自由空間型、偏振相關(guān)型隔離器應用較多，主要用于有源器件的封裝。從實用的角度來看，光隔離器發(fā)展的主要方向是高性能偏振無關(guān)在線型光隔離器、高性能偏振靈敏微型光隔離器以及多功能光隔離器。隨著光纖放大器、CATV網(wǎng)、光信息處理、Gbit/s級高速光纖通信及相干光通信等技術(shù)的進一步推廣，光隔離器也正向著高性能、微型化、集成化、多功能能、低價格方向發(fā)展未來的光隔離器很可能是一種微型化高性價比的集成器件。

31、7) 光開關(guān)隨著密集波分復用系統(tǒng)和全光通信網(wǎng)的使用，各結(jié)點上的信號交換直接在光域中完成，這就需要光開關(guān)。由于這些結(jié)點上進行交換的光纖和波長數(shù)量很多，所以這種光開關(guān)應當是大端口數(shù)的矩陣開關(guān)。因此，光開關(guān)的矩陣化和小型化是光開關(guān)發(fā)展的一個重要趨勢。今年來出現(xiàn)了能繼承大規(guī)模矩陣陣列而又有良好性能的兩種新型光開關(guān)，即微機械光開關(guān)（MEMS）和熱光開關(guān)。2.3 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)歷了四代變更：第一代光纖通信系統(tǒng)是在19731976年研制成功的45Mbit/s、0.85多模光纖系統(tǒng)。其光纖損耗在0.85處為4dB/km，在1.06處為2dB/km，LD（Laser Diode，激光二極管）壽命達

32、到小時。此外組成系統(tǒng)的其他各個部分在性能上已基本滿足要求。1978年投入使用的第一代光纖通信系統(tǒng)的速率范圍在50100Mbit/s，中繼距離為10km。第二代光纖通信體統(tǒng)于19761982年研制成功，它可以傳送中等碼速的數(shù)字信號。其工作波長為1.30，損耗為0.5dB/km，色散的最小值近似為零。目前正處在大規(guī)模實用化的是第三代光纖通信系統(tǒng)。其工作波長為1.31，使用LD可傳輸140600Mbit/s的高碼速信號，中繼距離達3050km。第四代光纖通信系統(tǒng)目前還處在實驗室研制階段。其主要思想是將零色散波長移到1.55，這樣可以使光纖損耗更低，色散為零。目前，人們已經(jīng)涉足第五代光纖通信系統(tǒng)的研究

33、和開發(fā)，稱之為光孤子通信系統(tǒng)。光孤子通信系統(tǒng)具有超長距離的傳輸能力，其應用潛力是巨大的。但是光孤子通信系統(tǒng)目前尚處于研究開發(fā)階段，要真正進入實用化還需要解決一系列實際應用問題。第三章 我國光纖通信的發(fā)展在國外光纖通信的研究起步不久，我國從1974年就開始了光纖通信的基礎(chǔ)研究，并在幾年之內(nèi)就取得了階段性的研究成果。在此基礎(chǔ)上，20世紀70年代末進行了光纖通信系統(tǒng)現(xiàn)場試驗。80年代主要進行光纖通信系統(tǒng)的實用化攻關(guān)，完成了武漢市話中繼實用化工程，武漢-荊州多模光纜34Mbit/s省內(nèi)干線工程以及合肥-蕪湖140Mbit/s單模光纜一級干線工程等，為大規(guī)模推廣應用打下了基礎(chǔ)。90年代初期，我國開始了光纖通信系統(tǒng)的大量建設(shè)，光纜逐漸取代電