光纖技術論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇光纖技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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2.光纖傳感器的類型及特點

光纖傳感器的類型很多，按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。

傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器，主要使用單模光纖，光纖不僅起傳光作用，同時又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經被測物理量作用而發生變化的特點，使光波傳導的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調制。因此，這一類光纖傳感器又分為光強調制型，偏振態調制型和波長調制型等幾種。對于傳感型光纖傳感器，由于光纖本身是敏感元件，因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。

傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器，它是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后，通過在輸出段進行光信號處理而進行測量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調治的敏感元件才能組成傳感元件。

3.光纖傳感器的應用

光纖傳感器的應用范圍很廣，幾乎涉及國民經濟的所有重要領域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環境中使用，解決了許多行業多年來一直存在的技術難題，具有很大的市場需求。主要表現在以下幾個方面的應用:

(1)城市建設中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應用。光纖傳感器可預埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復合材料中，用于測試應力松弛、施工應力和動荷載應力從而來評估橋梁短期、施工階段和長期營運狀態的結構性能。

(2)在電力系統，需要測定溫度、電流等參數，如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉子內的溫度檢測等，由于電類傳感器易受強電磁場的干擾，無法在這些場合中使用，只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術，分布式光纖溫度傳感系統不僅具有普通光纖傳感器的優點，還具有對光纖沿線各點的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點我們可以連續實時測量光纖沿線幾公里內各點的溫度，定位精度可達米的量級，測溫精度可達1度的水平，非常適用于大范圍多點測溫的應用場合。

(3)在石油化工系統、礦井、大型電廠等，需要檢測氧氣、碳氫化合物、CO等氣體，采用電類傳感器不但達不到要求的精度，更嚴重的是會引起安全事故。因此，研究和開發高性能的光纖氣敏傳感器，可以安全有效地實現上述檢測。

(4)在環境監測、臨床醫學檢測、食品安全檢測等方面，由于其環境復雜，影響因素多，使用其它傳感器達不到所需要的精度，并且易受外界因素的干擾，采用光纖傳感器可以具有很強的抗干擾能力和較高的精度，可實現對上述各領域的生物量的快速、方便、準確地檢測。目前，我國水源的污染情況嚴重，臨床檢驗、食品安全檢測手段比較落后，光纖傳感器在這些領域具有極好的市場前景。

(5)醫學及生物傳感器。醫學臨床應用光纖輻射劑量計、呼吸系統氣流傳感系統;圓錐形微型FOS測量氧氣濃度及其他生物參數;用FOS探測氫氧化物及其他化學污染物;光纖表面細胞質粒基因組共振生物傳感器;生物適應FOS系統應用于海水監測、生化技術、醫藥。

光纖傳感器在實踐中運用到的例子舉不勝舉，這些技術都是多學科的綜合，涵蓋的知識面廣，象光纖陀螺，火花塞光纖傳感器，光纖傳感復合材料，以及利用光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等；隨著科技的不斷進步，越來越多的光纖傳感器將面世，它將被應用到生產生活的每一個角落。

4.光纖傳感器的技術發展方向

光纖傳感技術經過20余年的發展也已獲得長足的進步，出現了很多實用性的產品，然而實際的需要是各種各樣的，光纖傳感技術的現狀仍然遠遠不能滿足實際需要。目前，光纖傳感器技術發展的主要方向是。

(1)傳感器的實用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對一種物理量，要能夠對多種物理量進行同時測量。

(2)提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設計復雜的傳感器網絡工程。注意分布式傳感器的參數，即壓力、溫度，特別是化學參數(碳氫化合物、一些污染物、濕度、PH值等)對光纖的影響。

(3)傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進一步發展的趨勢。

(4)在惡劣條件下(高溫、高壓、化學腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發和應用。

(5)新傳感機理的研究，開拓新型光纖傳感器。

參考文獻

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[2]吳潔,薛玲玲.光纖傳感器的研究進展[J].激光雜志,2007,5.

[3]吳瓊,吳善波,劉勇,袁長迎.新型光纖傳感器的設計及其特性研究[J].儀表技術與傳感器,2007,11.

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2 光纖通信技術的發展史

近幾十年來，通信技術發展迅速，隨著通信技術要求越來越高，光纖通信具有帶寬高、出錯率小、傳輸快速等特點，使其逐漸走進人們視野，成為應用最廣泛的通信技術。目前，我國主干網基本上也都是光纖通信，但仍存在一些不足。為了更好、更安全的通信，我們需了解光纖通信技術的發展史。光纖通信技術起源于國外，20世紀五六十年代，開始研制出光纖，但那個時候光纖的損耗高達每千米358分貝。后又經過英國科學家幾年的研究，研究出理論損耗可以減少到每千米19分貝的新型光纖。接著日本也開始研究光纖，但還是沒能達到最低損耗。最后，康寧公司采用粉末法研制出了每千米損耗20分貝的石英光纖。最近，摻鍺石英光纖損耗降到了每千米0.2分貝，已經達到了石英光纖理論上提出的最低損耗極限。

3 光纖通信技術

3.1 光纖通信技術概述

光纖采用光波通信，光纖是一種由玻璃或塑料制成的纖維,利用全反射原理來傳輸信息的材料。光纖的發射裝置的一端采用發光二極管或者一束激光將光脈沖傳輸至光纖，另一端接收裝置采用光敏元件檢測脈沖信號。光纖又分單模光纖和多模光纖，單模光纖的直徑在8um-10um之間，多模光纖的直徑有50um和62.5um兩種。兩者相比，單模光纖的傳輸距離更長。

3.2 光纖通信技術的特點

3.2.1 傳輸帶寬高、容量大

光纖與雙絞線和同軸電纜相比，其傳輸帶寬高及信息容量大。帶寬高和光纖的直徑沒有直接關系，即：不會由于光纖的直徑大而帶寬高 。隨著光纖通信系統各個終端設備技術的改進，與密集波分復用技術結合應用，使得光纖的通信帶寬高及信息容量大。

3.2.2 損耗低，傳輸距離長

在光纖、雙絞線和同軸電纜三種傳輸介質中，光纖的傳輸損耗最低。由于損耗低，那么傳輸的距離相對而言也就長。減少了通信系統中的中繼器使用量，從而降低了布置整個系統的成本，直接給運營商帶來更好的經濟利益。

3.2.3 抗干擾性好，保密性強

光纖以石英為材料制成，石英有較好的絕緣性、抗腐蝕性，從而抗電磁波干擾性強，不會形成接地回路。一般電磁波傳輸容易泄露信息，從而保密性差，而光纖基本上不會發生串擾現象，保密性強。光纖在通信中，受環境影響極小，可見光纖適用于強電領域。光纖還有質量小，輕便，布網方便，成本低，原材料石英豐富，耐高溫等特點。

4 現代光纖通信技術的現狀

21世紀，光纖通信技術快速發展起來。光纖通信技術主要是引入了光纖接入網技術和波分復用技術，從而大大的提高了通信的質量和安全性。

4.1 光纖接入網技術

光纖接入網技術是光纖通信技術一個全新的領域，來實現信息快速和高速傳輸，滿足了人們生活的需求。光纖接入網技術由寬帶的主干傳輸網絡和用戶接入各部分組成。光纖接入網技術的關鍵環節或者最后一個環節就是用戶接入技術。要想所有用戶實現信息的高速傳輸，滿足用戶的帶寬需求，用戶接入技術主要是對接入網的用戶終端而言，通過該技術為用戶提供方便，方便為用戶提高不受限制的寬帶，來滿足用戶需求。光纖接入網技術除了為網絡通信主干網負責數據傳輸外，還負責網絡中所有用戶接入網絡的用戶接入技術。目前，根據光纖寬帶的接入位置，來進一步區分光纖，主要有FTTB、FTTC、FTTCab、FTTH等類型。首先，介紹光纖到戶技術，簡稱FTTH。光纖到戶技術主要在光纖寬帶接入方面來提供全光的接入方式。光纖到戶技術利用光纖帶寬的特點，先收集寬帶信息，接下來整理處理寬帶信息，最后傳輸寬帶信息。通過這樣的操作來給用戶提供所需要的帶寬，來滿足用戶上網需求和信息傳輸需求。可見，光纖接入網的最后一個環節是光纖到戶技術。根據光纖到戶技術不同的應用來看主要分為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術兩種形式。光纖有源接入技術實際上就是點到點的P2P技術，其主要為用戶可以實現用戶PC到服務器終端的直接連接，P2P可以實現高帶寬接入；光纖無源接入技術則為一點到多點的XPON技術。傳統網絡通信方式一般都具有通信瓶頸的問題，光纖接入網技術能夠很好地解決這個問題，能夠滿足主干網絡或者核心網絡的傳輸通信信息量。為了更好地滿足用戶和網絡的傳輸需求，通常光纖接入網技術會結合SDH. ATM等多種技術混合使用，產生GPON、APON和EPON三種技術。一般而言，在電路交換性的業務通常使用GPON技術；只在信息傳輸過程中起到點對多點的連接作用的是EPON；相比較而言APON技術相對復雜，其用的比較少。

4.2 波分復用技術

波分復用技術是使用波分復用器，來大大降低光纖的損耗，從而來提高帶寬，傳輸更大的信息量。波分復用技術可以使用在不同的光波頻段和不同的波長，將傳輸的低損耗窗口分為很多個單通信管道。波分復用技術同時也在發送端裝備波分復用器，利用它把不同的信號一起傳送到光纖中，再利用光纖進行信息的傳輸。同樣也在接收端安裝波分復用器，其作用是把光纖中輸出的信號再按不同的頻率和波長進行分開處理。在接收端分離這些不同信號過程中，在同一個信道里的光波信號是獨立的，從而實現不同光波信號在同一個信道里傳輸，即光復用技術傳輸。目前，波分復用技術在飛速發展，使用范圍不斷擴大。波分復用技術其中的粗波分復用技術，其信道間隔為20nm，采用波分復用技術中的集體發送和劃分，從而實現在1260nm-1620nm范圍內波長的波分復用。采用此技術能夠大大降低光器件的成本，從而提高運營商的經濟利益，同時也在很大程度上提高了信道容量。因此，波分復用技術得到了很多運營商的好評并得到了很大程度的應用。

4.3 光放大技術

在光纖接入網技術和波分復用技術兩個技術成熟的同時，為了更好地通信，進一步引入光放大技術，光放大技術主要是采用光放大器對光信號進行放大加強。光放大技術很大程度上促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網絡的快速發展。在放大傳信號之前，應該進行OEO變換，即：光電變換及電光變換。

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由于光纖線路本身傳輸損耗偏低，可以實現長遠距離的干線傳輸，確保電視信號的基本技術指標；光纖頻帶寬，也有利于有線電視多路信號能夠均衡地傳輸到每一個光節點上；光纖本身的傳輸距離長，并且具備一定的抗干擾能力，并且其傳輸還不僅僅局限于有線電視信號，可以拓展成一個開放的平臺來開展綜合化業務傳輸。

1.2HFC網絡技術特征

有線電視光纖傳輸在開展綜合業務傳輸時，提供了一個廣闊的開放性平臺，這是寬帶綜合業務網當中一個關鍵的組成部分。在國內，各個廣電部門都在積極地開展傳輸網絡的升級與改造工程，將原本以同軸電纜作為主體的樹型結構網絡逐漸改造成為傳輸媒質的HFC網，因為HFC網具備抗干擾能力強、頻帶寬以及可靠性高等特點，作為雙向交互式網絡，其應用也非常廣泛[2]。

2有線電視光纖傳輸系統的技術維護措施

科學地、高效地、細致地完成光纖傳輸技術維護工作，可以保證當光纖傳輸系統面臨故障時，做好相應的判斷、處理及修復工作。

2.1管理光纖竣工技術資料

對光纖傳輸系統而言，其竣工技術資料主要包含了：第一，光纖傳輸系統改造的技術方案。第二，敷設光纖線路時的分布圖，包括活動接頭的編號與位置、光纜敷設的方式與用途、每一條光纜的長度、光纖鏈路的總損耗、接頭損耗等內容。第三，光纜尾纖盒或者是光纜尾纖配線架圖、臺內外光纖傳輸機房分布圖。第四，光端機主要的性能指標、型號、備件庫存情況以及生產廠商。第五，光纖傳輸日常維護與測試的記錄表格、日常故障處理登記表格等。

2.2對電視信號光纖傳輸的日常維護

在有線電視光纖傳輸的日常維護中，主要是對相應的發射光功率進行測試，同時，對光纖傳輸系統能否正常的開展工作加以判斷。在維護中，我們要隨時把握光纖損耗出現的變化情況，同時，對光纜進行定期檢測，詳細記錄被測試的光纜線路的實際損耗，對于每一個測試值竣工記工都需要同測試值進行相互的比較，分析哪一個節點部位沒有出現損耗，注意隨著季節的變化，光纜損耗值出現的變化，同時，記錄好光纖傳輸的工作狀況，如此有利于在發生故障之后，能夠及時地判斷故障發生的部位，針對故障進行相應的處理[3]。雖然光纖線路發生故障的概率非常低，但是低并不代表就不會發生故障。所以，對光纖線路的搶修也是一個不可能避免的問題。建立一支作風過硬、經驗豐富的搶修隊伍，才能夠在發生光纖事故故障時，及時處理故障，避免對用戶的使用帶來影響。當然，控制故障的最高境界在于發生事故之前就能夠排查隱患，避免對正常的傳輸產生影響。所以，合理地設置尋線員，配合上日常的檢修維護是非常重要的。此外，向社會大眾宣傳光纖線路傳輸相應的法律法規知識，也有利于提高有線電視信號光纖線路傳輸安全性、穩定性及可靠性。

2.3接收端線路側

第一，如果發射的光功率正常，但是接收端線路側的接受光功率要遠遠低于原始記錄值，或者是直接為零，就說明光纖線路出現損耗增大或者是中斷等故障現象，這時對光纖線路可以利用光時域反射儀（OTDR）進行判斷與測試。對于這一類型故障發生的原因有：第一，光纖活動接頭處出現了故障、光纜斷裂、光纖熔接點故障。外部引起的故障發生的原因有架空光纜、直埋光纜以及管道光纜出現損傷性故障，這一類型故障一般是在非接頭的部位出現。另外，光纜傳輸損耗值過大也是原因之一，主要是因為光纜本身質量有所欠缺、光纜出現了彎曲變形的情況、光纜溫度特性偏低，最終導致光纜損耗增大的現象發生。第二，如果接收端路側接受光功率屬于正常狀態，但是接收機工作狀態卻不正常，使用藥棉蘸酒精對光纖活動接頭端面進行輕輕擦拭之后，依然無法滿足光接收機的正常工作要求，則可能是因為光接收機本身出現了故障，這時可以利用一個備用的光接收機來做出相應的判斷與試驗，而故障機最好能夠送到指定維修點進行檢修或者是更換，嚴禁出現隨意調試或維修后，又使用到光纖傳輸系統之中。

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二、當前光纖通信技術的優勢

1.通信容量大、頻帶非常寬

在光纖的通信系統中，光纖的傳輸帶寬比電纜或銅線大很多，單模光纖的寬帶具有幾十GHz•km。對于單波長光纖通信系統來說，因終端設備出現電子瓶頸反應，而使光纖帶寬的優勢難以發揮出來，一般選取各種不同技術進行傳輸容量的增加，尤其在當前密集波分復用技術的應用中，極大地使光纖的傳輸容量得到了增加，能夠讓光纖的傳輸容量擴大幾倍甚至可達到幾十倍之多。從現在來看，單波長光纖通信的傳輸速率通常在2.5Gbps至10Gbps之間，在采用該技術可以實現的是多波長傳輸系統的傳輸速率比單波長傳輸系統高出數百倍之多，其巨大的帶寬優勢使得單模光纖成為當前電信寬帶綜合業務網的首推介質。

2.光纖芯徑超細、重量非常輕、柔軟無比、鋪設簡易

光纖的芯徑非常細，其直徑大約是0.1毫米，采用多芯光纖構成光纜的直徑也相當的小，八芯光纜的直徑大約為10毫米之小，而標準的同軸電纜卻達到47毫米之大。如若選取光纜作為信道傳輸，可使減少傳輸系統占用大的空間，讓空間得到有效的釋放，使地下管道擁擠的難題得到解決，同時極大地節省了地下管道的投資成本；另外，光纖的重量非常輕，柔軟性十足，其重量與電纜比較起來輕很多，光纖通信可以應用在人造衛星、宇宙飛船與飛機上面，能夠有效減輕衛星、飛船與飛機等的重量，其發展意義不言而喻。

3.電磁抗干擾性能相當強

大家都通曉光纖主要是以石英制作而成的絕緣性材料，絕緣性非常好，且不易于被腐蝕。同其有關的還有一個優勢是光波導對電磁干擾的免疫力，自然界中的太陽黑子活動、雷電與電離層的變化都難以對它進行干擾，甚至人為釋放的電磁也不會受到其中的干擾與影響，并且還能應用在同電力導體密切組合構成一種復合光纜或者與平行鋪設到高壓電線。其作為非導電介質的一種，交變電磁波在其中不會產生同信號毫無相關的噪聲。如此說來若將它平行鋪設到高壓電線與電氣鐵路旁，也難以受到電磁干擾的影響。

4.中繼距離長、損耗相當低

石英光纖是當前光纖通信系統中使用最多的一種，該種光纖的傳輸損耗與任何一種傳輸介質的損耗相比較都顯得低，所以由其構成光纖通信系統的中繼距離比起其他的系統要長很多。若將來選取非石英極低損耗的光纖，從理論而言其損耗可以下降得更加低。這說明經由光纖通信系統能跨越更加大的無中繼距離;而對于長途傳輸線路而言，因減少了中繼站的數目，所以大大降低了系統成本與復雜性。在當前由石英光纖構成的光纖通信系統中，其最大中繼距離有200多公里，而由極低損耗非石英光纖組成的通信系至數公里之長，這樣有利于提高通信系統的可靠性與穩定性，更可降低其運作成本。

5.保密性能非常好

隨著不斷發展的科學技術，電通信方式的保密性存在著一定的缺陷，易于被人偷竊監聽，只需在電纜或明線周邊布設一個接收器，就能夠獲得傳送的信息，而光纖通信系統卻可解決反竊聽這一難題，其保密性非常好。光纖通信同電通信有所不同，光纖的設計獨特無比，在光纖中傳輸的光波基本沒有跑到光纖的外面，已被局限于光纖的纖芯與包層鄰近進行傳輸。盡管在彎曲半徑十分小的地方，泄漏的可能性也非常微弱。所以泄漏到光纜之外的光基本上沒有，更況且中繼光纜與長途光纜通常均埋在地下，由此可知其保密性能相當不錯。

三、電信光纖通信技術的發展與實際應用

光纖技術的發展有賴于通信技術的不斷發展，在全新時代的背景下，人們對光纖通信需求將與日俱增中，下面簡要介紹四種光纖通信技術的應用情況。

1.電信光纖到戶接入技術

隨著社會經濟的迅速發展，人們的物質生活水準得到了大大的提高，網絡信息傳遞的高速化已成為每個人心目中所要追求的目標，光纖到戶接入技術卻能使人們的這一種需求得到滿足，該技術能夠實現寬帶波長的不斷變化，也能允可同時使用多個用戶，使信息傳輸的高速化得到了實現，讓多媒體技術與高速信息傳輸真正走進人類社會的實際應用當中去。

2.波分復用技術

波分復用技術能夠按信道光波的頻率或不同波長，以光纖的廣播當作信號載波，經合波器進行有效合并，通過一根光纖傳輸，采用分波器于接收端處把不同的光波加以分開，這樣可實現復用傳輸。在波分復用技術應用的過程中，使光纖通信的大容量傳輸得到了實現，同時極大地節省了通信運作成本，使通信技術獲得了一個新的制高點，并且為運營商們提供了非常大的便利。

3.光聯網的實現

波分復用技術主要是以點至點為基礎的通信，若在光路上也能讓交叉連接得到實現的話，就能夠產生光聯網。光聯網的發展潛力可謂前途一片光明，不但讓網絡得到了擴展，而且使網絡透明性增加了不少，其必然將會成為全球電信網絡建設的核心項目。

4.全新一代光纖

隨著不斷增加的IP業務量，電信網絡架構傳輸容量大的光纖就成了全新一代網絡應用的根本。傳統舊有的一模光纖在進行超高速長距離傳輸時，已顯得有點乏力，全波光纖作為全新一代的研發已經拉開序幕，同時也是電信通信業作為開發的核心目標。

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信息通信業是一個充滿生機與活力的朝陽產業，網絡經濟有著強大的生命力，信息技術、網絡技術的發展在如今仍然是推動社會進步的重要動力，信息網絡化仍然是當今世界經濟、社會發展的強大趨勢。因此在全球經濟好轉、通信市場復蘇及我國西部開發等有利條件下，我們應積極了解光纖與光纜技術的發展特點及其產業的發展前景，抓住機遇，促進光纖光纜技術與產業向更大的方向發展。

一、光纖技術發展的特點

1.1網絡的發展對光纖提出新的要求

不管下一代網絡如何發展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。

（1）擴大單一波長的傳輸容量

（2）實現超長距離傳輸

（3）適應DWDM技術的運用

1.2光纖標準的細分促進了光纖的準確應用

光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何參數的容差變小），明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中使用的光纖的不同指標要求（如PMD值的規定），并提出了一些新的指標概念（如"色散縱向均勻性"等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。

1.3新型光纖在不斷出現

為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現，同時各大公司正加緊開發新品種。

（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖

主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。

（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖

城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。

（3）用于局域網的新型多模光纖

雖然多模光纖比單模光纖價格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。由于局域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。

（4）前途未卜的空芯光纖

據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，并且它允許較強的光功率注入，預計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技術的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。

二、光纜技術的發展特點

2.1光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現

光纜的結構總是隨著光網絡的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。

（1）光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標；

（2）光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統一考慮，配套設計；

（3）光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進。

2.2光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸

光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要。在已開通的光網絡中，光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的，一般通過監測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態，更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網絡維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障后維護規定了詳細的維護范圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的"光纜網絡的維護監測系統"（L.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統，能在1s內發出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。

三、光纖光纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題

3.1積極創新開發具有自主知識產權的新技術

雖然這幾年來，我國光纖光纜技術有很大發展，有一些具有自主知識產權的技術已在發揮作用，但是應該看到這種比例仍是很小的，國內有近200家光纖光纜廠，但大多產品單一，沒有自主的知識產權，技術含量較低，競爭力不強。實際上我國的光纖光纜技術應該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術作為我們工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。

3.2開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品

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0引言

近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步，核心網已經基本實現了光纖化、數字化和寬帶化。同時，隨著業務的迅速增長和多媒體業務的日益豐富，使得用戶住宅網的業務需求也不只局限于原來的語音業務，數據和多媒體業務的需求已經成為不可阻擋的趨勢，現有的語音業務接入網越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸，成為發展寬帶綜合業務數字網的障礙。

1光纖通信技術定義

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信力式。在光纖通信系統中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路，光纖之間的中繞非常小，光波在光纖中傳輸，不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽，光纖的芯很細，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。

2光纖通信技術優勢

2.1頻帶極寬，通信容量大

光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統的于光源的調制特性、調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。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量，特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復術可以擴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的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分復術實現的多波長傳輸系統的傳輸速率已經達到單波長傳輸系統的數百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業務網的首選介質。

2.2損耗低，中繼距離長目前，實用的光纖通信系統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的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統的中繼距離也較其他介質構成的系統長得多。

如果將來采用非石英系統極低損耗光纖，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可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數目的減少，系統成本和復雜性可大大降低。目前，由石英光纖組成的光纖通信系統最大中繼距離可達200多km，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數公里，這對于降低通信系統的成本、提高可靠性和穩定性具有特別重要的意義。

2.3抗電磁干擾能力強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。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，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或與電力導體復合構成復合光纜。它是一種非導電的介質，交變電磁波在其中不會產生感生電動勢，即不會產生與信號無關的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。

2.4光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設光纖的芯徑很細，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，而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題，節約了地下管道建設投資。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、宇宙飛船和人造衛星上使用光纖通信可以減輕飛機、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。

2.5保密性能好對通信系統的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學技術的發展，電通信方式很容易被人竊聽，只要在明線或電纜附近設置一個特別的接收裝置，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，由于光纖的特殊設計，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，由于光纖中的光信號一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現象也可忽略。

3光纖接入技術

隨著通信業務量的不斷增加，業務種類也更加豐富，人們不僅需要語音業務，高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已經得到了更多用戶的青睞。光纖接入網可分為有源光網絡A(ON)和無源光網絡((PON。)采用SDH技術、ATM技術、以太網技術在光接入網系統中稱為有源光網絡。若光配線網(ODN全)部由無源器件組成，不包括任何有源節點，則這種光接入網就是無源光網絡。

現階段，無源光網絡P(ON)技術是實現FT－Tx的主流技術。典型的PON系統由局側OLT光(線路終端)、用戶側ONUO/NT(光網絡單元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配網絡)組成。PON技術可節省主干光纖資源和網絡層次，在長距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力，接入業務種類豐富，運維成本大幅降低，適合于用戶區域較分散而每一區域內用戶又相對集中的小面積密集用戶地區。

為實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達置的不同，有FTB、FTTC，FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱FTTx。

FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起，在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。不少城市制定了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制門了相應的優惠政策，這此都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。

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(一)復用技術

光傳輸系統中，要提高光纖帶寬的利用率，必須依靠多信道系統。常用的復用方式有：時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中，WDM技術比較成熟，它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術實用化的關鍵，它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄，約有35nm(1530～1565nm)，這就限制了能容納的波長信道數。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有：(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA)，它可實現75nm的放大帶寬；(2)碲化物光纖放大器，它可實現76nm的放大帶寬；(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來，可放大帶寬約80nm；(4)拉曼光纖放大器(RFA)，它可在任何波長處提供增益，將拉曼放大器與EDFA結合起來，可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補償技術

對高速信道來說，在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼，限制高速信號長距離傳輸。對采用常規光纖的10Gbit/s系統來說，色散限制僅僅為50km。因此，長距離傳輸中必須采用色散補償技術。

(四)孤子WDM傳輸技術

超大容量傳輸系統中，色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統中，使用孤子傳輸技術的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散，因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優點。色散管理和孤子技術的結合，凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優勢，繼而向高速、寬帶、長距離方向發展。

(五)光纖接入技術

隨著通信業務量的增加，業務種類更加豐富。人們不僅需要語音業務，而且高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已得到用戶青睞。這些業務不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接人部分更是關鍵。傳統的接入方式已經滿足不了需求，只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開，核心網和城域網的容量潛力才能真正發揮出來。光纖接入中極有優勢的PON技術早就出現了，它可與多種技術相結合，例如ATM、SDH、以太網等，分別產生APON、GPON和EPON。由于ATM技術受到IP技術的挑戰等問題，APON發展基本上停滯不前，甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用，APON將用于實現FITH方案。GPON對電路交換性的業務支持最有優勢，又可充分利用現有的SDH，但是技術比較復雜，成本偏高。EPON繼承了以太網的優勢，成本相對較低，但對TDM類業務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數據裝在以太網幀內傳送的網絡技術。現今95％的局域網都使用以太網，所以選擇以太網技術應用于對IP數據最佳的接入網是很合乎邏輯的，并且原有的以太網只限于局域網，而且MAC技術是點對點的連接，在和光傳輸技術相結合后的EPON不再只限于局域網，還可擴展到城域網，甚至廣域網，EPON眾多的MAC技術是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術。

二、光纖通信技術的發展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標，光纖到戶和全光網絡也是人們追求的夢想。

(一)光纖到戶

現在移動通信發展速度驚人，因其帶寬有限，終端體積不可能太大，顯示屏幕受限等因素，人們依然追求陸能相對占優的固定終端，希望實現光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬，它是解決從互聯網主干網到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現象的最佳方案。隨著技術的更新換代，光纖到戶的成本大大降低，不久可降到與DSL和HFC網相當，這使FITH的實用化成為可能。據報道，1997年日本NTT公司就開始發展FTTH，2000年后由于成本降低而使用戶數量大增。美國在2002年前后的12個月中，FTTH的安裝數量增加了200％以上。在我國，光纖到戶也是勢在必行，光纖到戶的實驗網已在武漢、成都等市開展，預計2012年前后，我國從沿海到內地將興起光纖到戶建設。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點，伴隨著相應技術的成熟與實用化，成本降低到能承受的水平時，FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

(二)全光網絡

傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍用電器件，限制了目前通信網干線總容量的提高，因此真正的全光網絡成為非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。目前全光網絡的發展仍處于初期階段，但已顯示出良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別，更是理想級別。

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引言

近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步，核心網已經基本實現了光纖化、數字化和寬帶化。同時，隨著業務的迅速增長和多媒體業務的日益豐富，使得用戶住宅網的業務需求也不只局限于原來的語音業務，數據和多媒體業務的需求已經成為不可阻擋的趨勢，現有的語音業務接入網越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸，成為發展寬帶綜合業務數字網的障礙。

一、光纖通信技術定義

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信力式。在光纖通信系統中，作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多，而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多，所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的，它是電氣絕緣體，因而不需要擔心接地回路，光纖之間的中繞非常小，光波在光纖中傳輸，不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽，光纖的芯很細，由多芯組成光纜的直徑也很小，所以用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題。

二、光纖通信技術優勢

2.1頻帶極寬，通信容量大

光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬，光纖通信系統的于光源的調制特性、調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。對于單波長光纖通信系統，由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量，特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復術可以擴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的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps，采用密集波分復術實現的多波長傳輸系統的傳輸速率已經達到單波長傳輸系統的數百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業務網的首選介質。

2.2損耗低，中繼距離長目前，實用的光纖通信系統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的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統的中繼距離也較其他介質構成的系統長得多。

如果將來采用非石英系統極低損耗光纖，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可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路，由于中繼站數目的減少，系統成本和復雜性可大大降低。目前，由石英光纖組成的光纖通信系統最大中繼距離可達200多km，由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數公里，這對于降低通信系統的成本、提高可靠性和穩定性具有特別重要的意義。

2.3抗電磁干擾能力強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。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力，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或與電力導體復合構成復合光纜。它是一種非導電的介質，交變電磁波在其中不會產生感生電動勢，即不會產生與信號無關的噪聲。這樣，就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。

2.4光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設光纖的芯徑很細，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，而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道，使傳輸系統所占空間小，解決了地下管道擁擠的問題，節約了地下管道建設投資。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、宇宙飛船和人造衛星上使用光纖通信可以減輕飛機、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。

2.5保密性能好對通信系統的重要要求之一是保密性好。然而，隨著科學技術的發展，電通信方式很容易被人竊聽，只要在明線或電纜附近設置一個特別的接收裝置，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，由于光纖的特殊設計，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，由于光纖中的光信號一般不會泄漏，因此電通信中常見的線路之間的串話現象也可忽略。

三、光纖接入技術

隨著通信業務量的不斷增加，業務種類也更加豐富，人們不僅需要語音業務，高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已經得到了更多用戶的青睞。光纖接入網可分為有源光網絡A(ON)和無源光網絡((PON。)采用SDH技術、ATM技術、以太網技術在光接入網系統中稱為有源光網絡。若光配線網(ODN全)部由無源器件組成，不包括任何有源節點，則這種光接入網就是無源光網絡。

現階段，無源光網絡P(ON)技術是實現FT－Tx的主流技術。典型的PON系統由局側OLT光(線路終端)、用戶側ONUO/NT(光網絡單元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配網絡)組成。PON技術可節省主干光纖資源和網絡層次，在長距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力，接入業務種類豐富，運維成本大幅降低，適合于用戶區域較分散而每一區域內用戶又相對集中的小面積密集用戶地區。

為實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達置的不同，有FTB、FTTC，FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱FTTx。

FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起，在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。不少城市制定了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制門了相應的優惠政策，這此都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。

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一、光纖網絡的發展現狀和發展需求

光纖通信是以光波為載波，利用純度極高的玻璃拉制成極細的光導纖維作為傳輸媒介，通過光電變換，用光來傳輸信息的通信系統。從國家骨干通信網到城域網以及到用戶的接入網，基本上都是采用光纖通信的方式實現的。光纖通信技術和計算機技術是信息化的兩大核心支柱，計算機負責把信息數字化，輸入網絡中去;光纖則負責信息傳輸的重任。目前，我國累計敷設光纜近400萬公里，累計光纖用量近8000萬公里。隨著當代社會和經濟的發展，信息容量日益劇增，為提高信息的傳輸速度和容量，光纖通信技術有了突破性的發展，成為繼微電子技術之后信息領域中的重要技術。

隨著網上辦公、3G移動通信、遠程移動存儲等新業務的應用，人們對光纖通信網的傳輸速度和容量需求不斷增長，甚至有些地區的單用戶接入速度要求達到1Gb/s，因此必須建設速度更快、容量更大的光纖通信網才能滿足人們日益增長的通信需求。為了滿足更高的用戶服務質量要求，對基層傳輸協議的更新也是很重要的。光纖網絡快速發展的另一個應用領域是網格計算以及商業化的云計算，在未來幾年，這樣的計算將不再僅僅局限于科學計算，而將進一步擴展到商業領域和軍事應用領域。如在軍事上成功應用的傳感器網格和美國國防部耗資幾十億美元的“全球信息柵格”計劃，都是網格計算的應用。

二、光纖網絡的新技術

2.1光纖高速傳輸技術

人們需要光纖網絡的超高速、超大容量，但到目前為止我們能夠利用的最理想傳輸媒介仍然是光。因為只有利用光譜才能帶給我們充裕的帶寬。光纖高速傳輸技術現正沿著擴大單一波長傳輸容量、超長距離傳輸和密集波分復用(DWDM)系統三個方向在發展。單一光纖的數據傳輸容量在20年里提升了萬余倍;超長距離實現了1.28T(128x10G)無再生傳送8000Km;波分復用實驗室最高水平已做到273個波長、每波長40Gb。

2.2寬帶接入

光纖網絡必須要有的支持，各種寬帶服務與應用才能開展起來，網絡容量的潛力才能真正發揮。寬帶接入技術五花八門，主要有以下四種：一是基于高速數字用戶線(VDSL);二是基于以太網無源光網(EPON)的光纖到家(FTTH);三是自由空間光系統(FSO);四是無線局域網(WLAN)。

2.3無源光網絡

無源光網絡(PON)的概念由來已久，它具有節省光纖資源、減少線路和外部設備的故障率，提高系統可靠性，節省維護成本、對網絡協議透明的的特點，在光接入網中扮演著越來越重要的角色。同時，以太網(Ethernet)技術以其簡便實用，價格低廉、易維護、可擴展、標準化和廣泛的商用軟硬件支持的特性，幾乎完全統治了局域網，隨著IP業務在城域和干線傳輸中所占的比例不斷攀升，以太網也在通過傳輸速率、可管理性等方面的改進，逐漸向接入、城域甚至骨干網上滲透。而以太網與PON的結合，便產生了以太網無源光網絡(EPON)。它同時具備了以太網和PON的優點，被認為是下一代網絡中主要的寬帶接入技術。它通過一個單一的光纖接入系統，實現數據、語音及視頻的綜合業務接入，并具有良好的經濟性。業內人士普遍認為，FTTH是寬帶接入的最終解決方式，而EPON也將成為一種主流寬帶接入技術。由于EPON網絡結構的特點，寬帶入戶的特殊優越性，使得全世界的專家都一致認為，無源光網絡是實現“三網合一”和解決信息高速公路“最后一公里”的最佳傳輸媒介。

2.4自動交換光網絡

下一代的光網絡是以軟交換技術為核心，采用容量巨大高密集波分系統，具有自動配置功能的大容量光交換機，新一代的光路由器，各種適合于不同場合運用的低端光系統(如MSTP和RPR)，組成的智能光網絡。早在2002年AT&T在OFC上就稱“智能光網絡目前就已經成為現實”。構建高效靈活的自動交換光網絡的重要節點設備光交叉連接設備(OXC)和光分插復用設備(OADM)，隨著這些設備的發展，智能光網絡有了新的發展，也就是自動交換光網絡(ASON)，其最突出的特征是在光傳送網中引入了獨立的智能控制平面，利用控制平面來完成路由自動發現、呼叫連接管理、保護恢復等，從而對網絡實施動態呼叫連接管理。

目前，光網絡的發展主要是利用DWDM技術擴大傳輸容量，但是，隨著光分插復用(OADM)和光交叉連接(OXC)技術的逐步成熟，原來只是提供帶寬傳送的波長本身也能成為組網(分插、交換、路由)的資源。同時，在擴大傳輸容量的同時，如何有效的運行、管理和維護如此大規模的網絡已經被人們提上日程。目前，光網絡的管理與控制仍然采用類似于SDH網絡的傳統模式，光網絡只作為簡單的傳送介質。這種傳統的傳輸業務與通信業務分別控制與管理的模式，使當前提供寬帶通道仍然只能采用靜態配置方式，不能靈活提供各種需要的帶寬。

隨著IP業務快速的增長及IP業務量本身的不確定性和不可預見性，使得對網絡帶寬的動態分配要求越來越迫切。這種不可預見的業務需求要求具有很強動態性能的新型光網絡出現，以適應新業務的需求。另外，在當前競爭激烈的通信市場上，提供"即時服務"已經成為電信運營商競爭的關鍵優勢。因此，人們將在未來核心光網絡中引入動態的網絡配置方式，或稱"自動交換"，以滿足數據/互聯網的無法預測的動態特性。這將充分提高網絡的資源利用率，從而降低網絡成本。為此，ITU-T等國際標準化機構提出自動交換光網絡(ASON)的概念作為下一代光網絡的標準草案。ASON這一概念的提出，是光傳送網的一大突破，它將交換功能引入了光層，促進了通信網兩大技術--傳輸和交換的進一步革新和融合。

ASON是一個智能化的光網絡，它采用客戶/服務器(Client/Server)的體系結構，具有定義明確的接口，可以使網絡資源按照用戶的需求快速動態的分配，同時具有快速的網絡恢復和自愈能力，能夠保證網絡的可靠性和提供靈活的路由功能。現有的光通信系統大都采用電路交換技術，而發展中的自動交換光網絡憑借其"智能"交換技術為用戶提供了交叉連接、交換和路由等強大的功能，從而實現了網絡的高速率和協議透明性。

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1.2在光纖通信系統中的應用第一，在接入網中的應用。光纖接入網的接入方式可分為無源接入和有源接入兩種，其中，無源光網絡是一種非常優質的接入方式，具有低成本、光纖少、中心局終端少、雷電影響小、電磁干擾少等優點，后期的運營維護成本也較少，其擴展性強，能隨著技術的發展而升級改造。帶寬大、傳輸距離可達20km。正是由于諸多的優點無源光網絡接入方式成為光纖接入網的首選接入方式，其中，上行接入技術乃技術關鍵點和難點，不能采用以往的以太網CSMA/CD媒體接入控制方式進行上行接入，可以將光波分復用技術應用到其中，進行上行接入。基于光波分復用技術的波分多址上行接入方式以波長為用戶端ONU的標識，實現上行接入，具有較大的帶寬，能充分利用光纖的大帶寬，實現對稱寬帶接入。同時，該種接入方式還能有效解決ONU測距、快速比特同步等困難，在網絡管理和系統升級方面具有顯著優勢。隨著光波分復用技術的發展，光波分復用器材價格越來越低，性能越來越優，這有效推動了無源光網絡的發展。第二，在城域網建設中的應用。傳統電信城域網無法適應數據業務突變性特點，承載多業務的帶寬效率低。因此，當前城域網發展的目標為面向數據和多媒體業務應用的IP優化網絡。基于IP和光波分復用技術建設的城域網成為新型城域網的主要方案，其采用IPoverWDM傳輸技術，就是使IP數據包直接在光路上跑，減少網絡層之間的冗余部分，該方法省去了中間的ATM層和SDH層，傳輸效率高、運行成本低，用戶網絡費用少，非常適合于城域網建設。從通信協議角度來講，該方案的網絡結構層次為IP業務層和光網絡層，光網絡層又可以分成光網絡適配子層、光復用子層、光傳輸子層，其中，光復用子層為核心，它完成光復用協議的相關內容，復用帶寬、保護線路、定位故障點。該方案有效應用了光纖的巨大帶寬資源，提高帶寬和傳輸速率，實現數據格式、調制方式的透明化，實現與現有通信網的兼容，支持網絡升級，具有極高的推廣性和生存性。同時，該方案也有一定缺點，網絡管理與其傳輸的信號和網管分離開來，只是點對點的拓撲結構方式，沒有實現真正意義上的光網絡。在光纖通信系統中，若沒有應用光波分復用技術，則需要多投入n-1根光纖，若光纖通信方式為多個用戶協同工作，則適用光波分復用技術能更好突出光波分復用技術的優勢，實現單根光纖傳輸容量成幾倍乃至幾十倍的增長，更好利用現有的光纖帶寬資源。在遠距離運輸中，適用WDM技術有助于節省大量光纖，降低光纖通信系統的開發建設成本。WDM以波長路由代替傳統電子信號路由，以解復用器代替光電轉換交換器，消除延遲轉發等瓶頸問題，保證傳輸的透明性。總而言之，光波分復用技術在光纖通信系統中有廣闊的應用空間，能帶來良好的應用效果，值得大力推廣。

1.3光波分復用技術的發展趨勢隨著光波分復用技術的發展和應用，光纖通信朝著高速率、大傳輸容量方向發展，光纖通信對光波分復用技術提出更高要求，進一步推動光波分復用技術的發展。作為一種對米元件依賴性強的技術，未來的WDM技術發展方向是研發出更多新的、性能更好的米元件，開發低價的小型集成光元件，如：放大器、光交叉連接器、光分插復用器、濾波器、信號調節器、光存儲器等。其實現互通性和標準化服務，還必須實現傳輸協議和網關標準的規范化。伴隨著光纖通信系統的發展，以WDM為基礎的光網絡層將逐步實現全光網絡連接，實現用戶與光纖通信網絡的親密接觸，到時候，人們可以利用WDM技術實現可視電視、可視會議、遠程技術等支援，進行語音、數據、圖像等多媒體信息的傳輸、處理和交換。簡單來說，WDM技術的完善將推動廣電數字網絡的發展，用戶對廣電數字網絡的需求又成為WDM發展的巨大推動力。WDM技術第一次實現了電信號到光信號的轉換，它標志著光通信時代的到來。當前的研究重點是密集波分復用技術，其商用水平為320Gbit/s，也就是說，一對光纖可傳送400萬話路，商用系統的傳輸能力僅是單根光纖傳輸容量的百分之一。在光纖網絡中，FTTH解決的是光纖通信“最后一公里”的問題，日本、美國、韓國緊鑼密鼓的建設FTTH網絡，進行大規模建設，將光波分復用就似乎應用其中，發展成為今天的WDM-PON。在我國，FTTH網絡的技術越來越多，且理論也較為完善，但卻還媒體一項技術被認為是完善的技術，這個時候充分利用無源光網絡技術則是可行的一種選擇，推動光波分復用技術的發展，逐漸根據社會需求，采用WDM-PON方式建設FTTH網絡。