Page 10 - 网络电信2022年11/12月刊
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光源，故可称为是光纤通信实用化的元年。                                  时;1979年美国AT&T公司和日本NTT公司研制成功波长为1.55μm
                在高锟原创性理论的推动下，光纤波导传输理论在20世纪                       的半导体激光器。
            七十年代也得到长足的发展，从而为光纤技术的发展和实用化                              80年代末EDFA及90年代初WDM开发成功, 但当时G.653光纤由于
            奠定了理论基础。光纤波导理论源起于20世纪20年代初Debye                      非线性四波混频的影响，无法在1550nm波段实现WDM。因此，这个
            (1921)的介质波导理论，但由于光在光纤中的损耗机理、光纤                       阶段仍是仃留在单波长、IM/DD需中继的光纤通信时代。
            波导的弱导性、微小的光纤截面尺寸，以及其他传输特性均与                              光纤与其应用领域的发展已经开始加速。
            微波介质波导不相同，故光纤波导理论是一门独立的理论。一
            大批学者为此作出了原创性的贡献,有关文献浩如烟海。这里仅                             三、第三阶段  DWDM,  EDFA无中继通信
            撷数例, 以窥一斑：Snyder, A.W.(1969) 和Gloge,D.(1971)基        系统 (1993-2009)
            于光纤波导的弱导性,将经典的模式（两重和四重）简并为线性                             1993年Bell  Lab.开发了True  Wave光纤(G.655光纤,1530-
            偏振(LP)模,  从而大大简化了光纤波导的理论分析;  Keck,D.                 1625nm,C+L波段),从而在非零色散位移光纤上克服了在G.653光
            B.（1974）,French，W.G.(1974),Miya,T.Y.（1979）等学者        纤上WDM系统四波混频的损害,开创了无中继DWDM  EDFA新纪元,
            对光在光纤中各种损耗机理的理论研究为低损耗光纤制造提供                          实现了10Gb/s通信。
            了理论依据;  Olshansky  ,R.（1976）对抛物型折射率梯度分                   1986年，英国南安普顿大学的David  Payne发明了一种光信
            布光纤进行了系统的理论分析，为多模光纤实用化奠定了基                           号可以直接在光纤中完成放大，而不需要外部电路的方法。掺
            础;  Kawakami,S.（1976）提出了W型的多包层光纤结构，对                 铒光纤放大器EDFA的基本结构如图1所示：在光纤内芯中掺入一
            光纤损耗和色散性能有显著的调节作用;Marcuse,D.（1974）                   些稀土元素铒，用泵浦激光照射铒离子（Er3+），将其从基态
            全面阐述了介质光波导的传输理论;  Payne，D.N.  和Gambling              能级激励到高能态，致使造成在亚稳态能级粒子数反转，从而
            W.A  .(1975)对光纤运行在长波长的研究，从而使光纤在1.2-                  产生受激辐射，实现对1550nm光信号的放大，而这恰好是光纤
            1.6μm波段的损耗和色散最小化；Marcatili,E.A.J.(1977)，             所用的透射率最高的波段。泵浦源为980nm及1480nm的激光器，
            Jeunhomme,L.(1979)等学者对光纤波导的色散性能的研究则为                 光隔离器用来防止放大器产生自激振荡，耦合器则是将泵浦光
            G.655, G.656等色散位移光纤的开发奠定了理论基础。                       耦合到掺铒光纤中去。到了90年代，掺铒光纤放大器(EDFA)已
                                                                 经被应用于长距离光纤通信。
                二、第二阶段  IM/DD中继通信系统(1977-
            1992)                                                 图 1 EDFA 基本结构图
                1976年50/125μm多模光纤(康宁公司)；
                1977年在美国芝加哥进行了第一次光纤场地试验,几个月内
            GTE和AT&T分别完成电话信号通过多模光纤传送(6Mb/s及45Mb/s),
            开创了光纤通信新纪元；
                1978年CCITT(1993年改名为ITU-T)及IEC分别成立光纤标准
            化委员会, 开始了光纤国际标准的制定；
                1982年G.652单模光纤(康宁公司)；
                1983年62.5/125μm多模光纤(Bell Lab.)；
                1983年第一根城际光纤通信线路在美国纽约和華盛顿特区
            之间成功建成；
                1985年G.653单模光纤（日本住友）；
                1985年世界上第一条海底光缆于在加那利群岛的两个岛屿
            之间建成。世界上第一条跨洋海底光缆系统是1988年跨大西洋                            典型的C波段掺铒光纤放大器（EDFA）的带宽为35nm，即
            的TAT-8，随着在1989年开通了的跨太平洋的海缆系统TPC-3和                   约4375GHz。面对如此巨大的带宽资源，如何充分利用它来实现
            HAW-4。1991年起建设和开通的TAT-9和TPC-4等海缆系统使用了                大容量的光纤传输是关键。80年代末期，贝尔实验室的美藉华
            工作波长1550nm的G.654截止波长位移单模光纤，系统传输速率                    人厉鼎毅（Tingye  Li）开发出世界上第一套波分复用（WDM）
            为560Mbit/s。以他们为代表、以采用中继器和PDH终端设备为                    系统，并在90年代初厉鼎毅又首先提出在波分复用系统中使用
            标志，可称为第一代海底光缆系统。                                     光纤放大器，由此发展了波分复用（WDM）技术。波分复用是使
                就全球洲际通信而言，由于卫星通信带宽有限且价格高                         不同波长的光载波同时承载信号，共同在一根光纤中传输，由
            昂，因而海底光缆承载了全球90%以上的国际语音和数据传输。                        于各载波的波长不同，故可轻易分别解调出来。光纤布拉格光
            基本上是海缆构成了全球宽带互联网。目前全球有400多条海                         栅（FBG）的发明也方便了波分复用，它可以用于密集波分复用
            缆，敷设长度120万公里以上。从事海缆通信网络建设的企业主                        （DWDM）的滤波器以及EDFA增益均衡器。掺铒光纤放大器在波
            要有美国Subcom、欧洲Nokia/ASN和日本NEC。                        长1530nm至1565nm波长范围内放大倍数非常均匀,EDFA与DWDM的
                1976年日本NTT公司研制成功波长为1.3μm的InGaAsP半导               结合,实现了多波段无中继的长途通信，为提高通信容量开拓了
            体激光器;1977年Bell  Lab.研制出半导体激光器寿命达10万小                 广阔途径。WDM光纤通信系统示意图如图2所示。

                                                       网络电信 二零二一年十二月                                           17
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