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摘 要：随着光纤通信技术的不断发展，其已渐渐代替以电缆为介质的通信技术，成为我国现今重要的通信技术之一。本文主要介绍一些已经实用化或者有重要应用前景的新技术，如光波分复用技术，相干光通信技术，光孤子通信技术等。除此之外，还通过比较各种性能指标从不同的方面评价光纤通信新技术的优缺点及未来应用发展进步的方向。
关键词：光纤通信;波分复用;相干光通信;光孤子通信
一、研究背景
光纤通信技术是20世纪70年代兴起的一门高新技术，自从 1966 年高锟提出光纤作为传输介质的概念以来，光纤通信从研究到应用，发展非常迅速：技术上不断更新换代，通信能力（传输速率和中继距离）不断提高，应用范围不断扩大。 光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段（1966～1976年），这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段（1976～1986年），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段（1986～1996年），这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。在这个时期，实现了1.55 μm色散移位单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.5～10 Gb/s，无中继传输距离可达150～100 km。实验室可以达到更高水平[1]。
二、光纤通信新技术
2.1光波分复用技术
2.1.1技术原理
光波长分割复用，简称光波分复用技术[2]，是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。
2.1.2优点与缺陷
优点：（1）充分利用光纤的巨大带宽资源。WDM技术使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍甚至几百倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本。（2）同时传输多种不同类型的信号。（3）节省线路投资。采用WDM技术可使N个波长复用起来在单根光纤中传输，也可实现单根光纤双向传输，在长途大容量传输时可以节约大量光纤。
缺陷：目前光波分复用技术还没有完全成熟，设备也很昂贵，所以迟迟无法普及。
2.1.3应用前景
可变波长激光器。将来会出现激光器光源的发射波长可按需要进行调谐发送，其光谱性能将更加优越，而且具有更高的输出功率、稳定性和可靠性。不仅如此，可变波长的激光器更有利于大批量生产，降低成本。
全光中继器。未来的全光中继器不需要光-电-光的处理过程，可以对光信号直接进行再定时、再整形和再放大，而且与系统的工作波长、比特率、协议等无关。
光交叉连接设备（0XC）。未来的0XC可以利用软件对各路光信号灵活的交叉连接[3]。
2.2相干光通信技术
2.2.1技术原理
在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输。当信号光传输到达接收端时，首先与本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。
2.2.2优点及缺陷
优点：和IMD方式相比，相干检测可以提高接收灵敏度和信道选择性，增加传输距离，更充分利用光纤带宽，和光频分复用相结合，可以实现大容量传输，具有多种调制格式，利于灵活的工程应用。
缺陷：（1） 必须使用频率稳定度和频谱纯度都很高的激光器作为信号光源和本振光源。 （2）相干光系统要求信号光和本振光混频时满足严格的匹配条件，才能获得高混频效率，这种匹配包括空间匹配、波前匹配和偏振方向匹配[4]。
2.2.3应用前景
相干光通信技术在超长波长光纤通信系统中的应用最为广泛。因为在超长波段，由瑞利散射决定的光纤固有损耗将进一步大幅度降低，故从理论上讲，在超长波段可实现光纤跨洋无中继通信。它可以大幅度降低通信成本，提高系统的稳定性和可靠性，对海底通信和沙漠地区更具有特别重要的意义。
2.3光孤子通信技术
2.3.1技术原理
光孤子通信系统的组成主要由光孤子源、光调制器、孤子传输光纤、孤子能量补偿放大器和孤子脉冲信号检测接收五部分组成。光孤子源是一个光孤子激光器，可产生一系列宽度很窄且占空比很大的光孤子脉冲，其作为信息的载体进入光调制器，信息通过光调制器对光孤子流进行调制并使其承载信息，调制后的光孤子流经EDFA放大和光隔离器后耦合注入光纤进行传输。在接收端，通过光检测接收装置恢复光孤子流所承载的信息。
2.3.2优点及缺陷
优点：1.容量大2.误码率低、抗干扰能力强3.可以不用中继站4.可以工作于高温状态
5.可以进行波分复用，提高码速。
缺陷：与普通光纤通信系统相比，要求光孤子通信系统中的光检测器响应速度更快或带宽更宽，孤子光源必须有足够的光输出功率，尽量窄谱线的宽度，还要有可调的波长。有了好的孤子源还是不能保证整个通信系统长距离传输的特性，因为在孤子之间复杂的吸引排斥作用会导致系统的稳定性和可靠性降低[5]。
2.3.3应用前景
光孤子通信目前仍处于探索和实验研究阶段，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，特别是在海底光通信系统中有着极大的发展前景。
三、总结
作为全球新一代信息技术革命的重要性之一，光纤通信技术已经成为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻、广泛地改变了信息网架构的整体面貌。以现代信息社会最坚定的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。本文调研了当前光纤通信的各种新技术，对这些新技术进行详细的比较，然后分析优缺点，总结这些新技术在光纤通信领域应用中存在的问题和技术难点，根据自己的调研分析今后在这些新技术在光纤通信领域应用中的发展前景。
参考文献：
[1]刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽编著.光纤通信.西安：西安电子科技大学出版社，2001. 8
[2]許广南.光纤通信技术新发展[J].通信世界，2011，7（30）：12
[3]纪越峰.光波分复用系统.北京邮电大学出版社，2001
[4]张兴科.相干光通信及应用，黑龙江科技信息，2003-11-15
[5]杨祥林.光纤孤子通信系统技术的新进展[J].大自然探索，1994，（13）：2
关键词：光纤通信;波分复用;相干光通信;光孤子通信
一、研究背景
光纤通信技术是20世纪70年代兴起的一门高新技术，自从 1966 年高锟提出光纤作为传输介质的概念以来，光纤通信从研究到应用，发展非常迅速：技术上不断更新换代，通信能力（传输速率和中继距离）不断提高，应用范围不断扩大。 光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段（1966～1976年），这是从基础研究到商业应用的开发时期。第二阶段（1976～1986年），这是以提高传输速率和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展时期。第三阶段（1986～1996年），这是以超大容量超长距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。在这个时期，实现了1.55 μm色散移位单模光纤通信系统。采用外调制技术，传输速率可达2.5～10 Gb/s，无中继传输距离可达150～100 km。实验室可以达到更高水平[1]。
二、光纤通信新技术
2.1光波分复用技术
2.1.1技术原理
光波长分割复用，简称光波分复用技术[2]，是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。
2.1.2优点与缺陷
优点：（1）充分利用光纤的巨大带宽资源。WDM技术使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍甚至几百倍，从而增加光纤的传输容量，降低成本。（2）同时传输多种不同类型的信号。（3）节省线路投资。采用WDM技术可使N个波长复用起来在单根光纤中传输，也可实现单根光纤双向传输，在长途大容量传输时可以节约大量光纤。
缺陷：目前光波分复用技术还没有完全成熟，设备也很昂贵，所以迟迟无法普及。
2.1.3应用前景
可变波长激光器。将来会出现激光器光源的发射波长可按需要进行调谐发送，其光谱性能将更加优越，而且具有更高的输出功率、稳定性和可靠性。不仅如此，可变波长的激光器更有利于大批量生产，降低成本。
全光中继器。未来的全光中继器不需要光-电-光的处理过程，可以对光信号直接进行再定时、再整形和再放大，而且与系统的工作波长、比特率、协议等无关。
光交叉连接设备（0XC）。未来的0XC可以利用软件对各路光信号灵活的交叉连接[3]。
2.2相干光通信技术
2.2.1技术原理
在发送端，采用外调制方式将信号调制到光载波上进行传输。当信号光传输到达接收端时，首先与本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。
2.2.2优点及缺陷
优点：和IMD方式相比，相干检测可以提高接收灵敏度和信道选择性，增加传输距离，更充分利用光纤带宽，和光频分复用相结合，可以实现大容量传输，具有多种调制格式，利于灵活的工程应用。
缺陷：（1） 必须使用频率稳定度和频谱纯度都很高的激光器作为信号光源和本振光源。 （2）相干光系统要求信号光和本振光混频时满足严格的匹配条件，才能获得高混频效率，这种匹配包括空间匹配、波前匹配和偏振方向匹配[4]。
2.2.3应用前景
相干光通信技术在超长波长光纤通信系统中的应用最为广泛。因为在超长波段，由瑞利散射决定的光纤固有损耗将进一步大幅度降低，故从理论上讲，在超长波段可实现光纤跨洋无中继通信。它可以大幅度降低通信成本，提高系统的稳定性和可靠性，对海底通信和沙漠地区更具有特别重要的意义。
2.3光孤子通信技术
2.3.1技术原理
光孤子通信系统的组成主要由光孤子源、光调制器、孤子传输光纤、孤子能量补偿放大器和孤子脉冲信号检测接收五部分组成。光孤子源是一个光孤子激光器，可产生一系列宽度很窄且占空比很大的光孤子脉冲，其作为信息的载体进入光调制器，信息通过光调制器对光孤子流进行调制并使其承载信息，调制后的光孤子流经EDFA放大和光隔离器后耦合注入光纤进行传输。在接收端，通过光检测接收装置恢复光孤子流所承载的信息。
2.3.2优点及缺陷
优点：1.容量大2.误码率低、抗干扰能力强3.可以不用中继站4.可以工作于高温状态
5.可以进行波分复用，提高码速。
缺陷：与普通光纤通信系统相比，要求光孤子通信系统中的光检测器响应速度更快或带宽更宽，孤子光源必须有足够的光输出功率，尽量窄谱线的宽度，还要有可调的波长。有了好的孤子源还是不能保证整个通信系统长距离传输的特性，因为在孤子之间复杂的吸引排斥作用会导致系统的稳定性和可靠性降低[5]。
2.3.3应用前景
光孤子通信目前仍处于探索和实验研究阶段，光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中，特别是在海底光通信系统中有着极大的发展前景。
三、总结
作为全球新一代信息技术革命的重要性之一，光纤通信技术已经成为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻、广泛地改变了信息网架构的整体面貌。以现代信息社会最坚定的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。本文调研了当前光纤通信的各种新技术，对这些新技术进行详细的比较，然后分析优缺点，总结这些新技术在光纤通信领域应用中存在的问题和技术难点，根据自己的调研分析今后在这些新技术在光纤通信领域应用中的发展前景。
参考文献：
[1]刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽编著.光纤通信.西安：西安电子科技大学出版社，2001. 8
[2]許广南.光纤通信技术新发展[J].通信世界，2011，7（30）：12
[3]纪越峰.光波分复用系统.北京邮电大学出版社，2001
[4]张兴科.相干光通信及应用，黑龙江科技信息，2003-11-15
[5]杨祥林.光纤孤子通信系统技术的新进展[J].大自然探索，1994，（13）：2