§1.1 光纖通信概念

所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信之目的。要使光波成為攜帶信息的載體，必須對之進行調制，在接收端再把信息從光波中檢測出來。然而，由于目前技術水平所限，對光波進行頻率調制與相位調制等仍局限在實驗室內，尚未達到實用化水平，因此目前大都采用強度調制與直接檢波方式（IM-DD）。又因為目前的光源器件與光接收器件的非線性比較嚴重，所以對光器件的線性度要求比較低的數字光纖通信在光纖通信中占據主要位置。

典型的數字光纖通信系統方框圖如圖1.1 所示。

從圖中可以看出，數字光纖通信系統基本上由光發送機、光纖與光接收機組成。發送端的電端機把信息（如話音）進行模/數轉換，用轉換后的數字信號去調制發送機中的光源器件LD，則LD 就會發出攜帶信息的光波。即當數字信號為“1”時，光源器件發送一個“傳號”光脈沖；當數字信號為“0”時，光源器件發送一個“空號”（不發光）。光波經低衰耗光纖傳輸后到達接收端。在接收端，光接收機把數字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機再進行數/模2轉換，恢復成原來的信息。就這樣完成了一次通信的全過程。

§1.2 光纖通信發展簡史

伴隨社會的進步與發展，以及人們日益增長的物質與文化需求，通信向大容量，長距離的方向發展已經是必然的發展趨勢。由于光波具有極高的頻率（大約3 億兆赫茲），也就是說是具有極高的寬帶從而可以容納巨大的通信信息，所以用光波作為載體來進行通信一直是人們幾百年來追求的目標所在。

1、光纖通信的里程碑

在六十年代中期以前，人們雖然歷經苦心研究過光圈波導、氣體透鏡波導、空心金屬波導管等，想用它們作為傳送光波的媒體以實現通信，但終因它們或者衰耗過大或者造價昂貴而無法實用化。也就是說歷經幾百年人們始終沒有找到傳輸光波的理想傳送媒體。一九六六年七月，英藉、華裔學者高錕博士（K.C.Kao）在PIEE 雜志上發表了一篇十分著名的文章《用于光頻的光纖表面波導》，該文從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現光通信的可能性，并設計了通信用光纖的波導結（即階躍光纖）。更重要的是科學地予言了制造通信用的超低耗光纖的可能性，即加強原材料提純，加入適當的摻雜劑，可以把光纖的衰耗系數降低到20dB/km以下。而當時世界上只能制造用于工業、醫學方面的光纖，其衰耗在1000dB/km以上。對于制造衰耗在20dB/km 以下的光纖，被認為是可望不可及的。以后的事實發展雄辯地證明了高錕博士文章的理論性和科學大膽予言的正確性，所以該文被譽為光纖通信的里程碑。