Page 30 - 网络电信2021年8月刊下

光 通 信
光纤通信技术的现状与前景
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余晖冬 1 龚昊龑 胡紫云 2
1. 中国人民解放军 9214 部队 2. 中国人民解放军 91497 部队
光纤通信技术自发明以来对科学技术和社会经济领域的产
生了重大影响和变革。以光纤通信技术应用为主要内容的技术
实现方式构建了现代通信网络的主要框架，成为现代信息网络
传输的最重要的一种技术实现方式和组成部分。该技术是当今
互联网发展的重要的关键基础技术，在创造信息时代和信息社
会发挥着无可替代的作用。由元器件产生的光源、传输用的光
纤和光电微波探测器（PD）是光纤通信技术不可或缺的三个组
成部分。其中，能够产生所需要的光源的激光器是应用最普遍
的光源器件；通信光纤具有优越的信息传输效率，光纤通信在
所有波导电磁传输通信体制中，传输损耗是最低的；接收端的
关键组成器件是PD。
现阶段，巨量的信息数据通过通信网络进行。光纤通信
将通信网络连接起来，起到数据桥梁的作用，这种作用至关重
要。通信网络组成中的网络类型主要有：核心网、城域网、接
入网、蜂窝网、局域网、数据中心网络与卫星通信网络等 。
如数据中心网络连接到城域网、卫星网络连接到核心网是通过
光纤通信实现的。由此可知，在光纤通信技术的基础上构建形
成的光纤传输网是重要的基础承载网络。
信息时代兴起的新技术，如物联网、云服务、大数据、
VR、AI、5G等技术，对信息传输提出了更高的要求。面对快速
兴起的新技术，光纤通信作为通信网络中重要的关键组成部
分，面临着极大的升级压力。传输低时延、信道大容量、管理
智能化的光纤通信系统及光纤通信网络是光纤通信技术发展的
重要趋势。
一、光纤通信技术发展历程
1958年科学家发现激光器产生光源的理论，1960年依据之
前原理设计制造的激光器问世。激光通信技术有两个明显的问
题：一是由于激光的波束会发散导致损失大量能量；二是应用
场景对激光通信的影响较大。因此，一个合适的光波导对激光
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摘要：当今信息社会，光纤通
信由于其传输容量大，成本相对低
廉，信号稳定的优势，在信息传输
网络中发挥着绝对主力的作用。对
光纤通信技术的研究具有重要的科
学技术价值和经济社会价值。首先
分析了光纤通信在现在通信领域的
作用，然后就其发展历程、现阶段
技术研究现状、面临的挑战以及未
来前景分别作了介绍。
关键词：光纤；通信系统；通
信技术
通信很关键。
1966年诺贝尔奖获得者华裔科学家高锟博士提出了光纤通
信理论。与此同时，他认为光纤单模传输模式对通信指标有重
要意义。1970年专业人员制造出光纤损耗在20dB/km的光纤，这
一光纤损耗水平使得光纤有可能作为通信媒介用于通信领域。
1979年，经过近十年时间，损耗降到了0.2dB/km，接近光纤在
传输光信号的损耗的理论极限。至此，光纤通信的所有技术需
求都已达到要求。
上个世纪末，相干检测技术成为光纤通信技术中的热点，
光纤通信系统中光信号接收机的灵敏度在采用相干检测技术后
得到大幅度提升。光纤通信技术另一项关键技术是光放大技
术，并在此技术基础上发明了光放大器。光放大器的运用使得
超长距离传输的光纤通信链路变成现实。
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二、光纤通信技术研究现状
自上世纪末特别是本世纪初以来，由于以互联网为基础
的信息社会的高速发展，对数据流量的需求与日俱增，导致对
光纤通信技术超大传输容量的迫切需求。光纤通信技术如何扩
展容量已成一个亟待解决的现实问题，这将关乎信息时代的发
展。系统的容量极限会随着通信带宽的增大、信噪比的提升而
提高，也就是通信极限与带宽和信噪比两者成正比例关系。
波分复用技术是解决上述问题的方法之一，其原理是将不
同频率的光信号通过一定的方式互不干扰的调制合在一起，作
为载波在同一根光纤中同时进行传输。由于频率不同，故调制
合成的光信号可在接收端进行解调得到所传输的信号。布拉格
光栅（FBG）的应用使得波分复用技术得到进一步发展，该技术
可以用于密集波分复用（DWDM）、EDFA中。
提高光信号的频率效率是扩展传输容量的另一种方法。由
于EDFA限制了光纤通信系统的带宽，传输容量的提升方法有提
高频谱效率。增加带宽的利用率主要一是采用DWDM、高阶调制
网络电信 二零二一年八月