四、 光纤通信的特点和系统分类

光纤通信能够飞速发展，是因为和其他通信手段相比，具有无与伦比的优越性。

（一）光纤通信的主要优点

1.频带宽、通信容量大

一根光纤的带宽在理论上能容纳107路4MHz的视频或1010路的4kHz音频，而同轴电缆带宽为60MHz，只能传输104路4kHz音频，光纤带宽为同轴电缆的100万倍。按话路计算，一对光纤按目前常见的2.5Gb/s的通信系统计算，就可达到28800个话路。加上密集波分后话路将非常可观。

2.损耗低，传输距离远

目前光纤采用的SiO2玻璃介质，纯净度很高，光纤损耗极低。光纤平均损耗为0.2～0.4dB/km，中继距离达几十至上百千米。

3.信号串扰小，保密性能好

由于光波具有良好的相干性，随着光器件的不断进步，不同光纤的光信号、同根光纤的不同波长间不会产生干扰，因此，光纤通信比传统的无线通信和其他有线通信具有更好的保密效果。

4.抗电磁干扰，传输质量佳

由于光纤是非金属的介质材料，且传输的是光信号，因此，它不受电磁干扰，传输质量较好。

5.尺寸小、质量轻，便于敷设和运输

由于光纤的纤芯直径仅125μm，经过表面涂覆后尺寸为0.25mm，制成光缆后，直径一般为十几毫米，要比电缆线径细，质量轻，这样在长途干线或市内线路上，空间利率高，且便于制造多芯光缆。

6.材料来源丰富，环境适应性强

光纤的制造材料SiO2，在自然界中含量非常丰富，与电缆制造中大量消耗铜这种有色金属存在着天壤之别。

由于光纤是由石英玻璃制成的，石英玻璃的熔点在2000℃以上，而一般明火的温度在1000℃左右，因此，光纤耐高温，化学稳定性好，抗腐蚀能力强，不怕潮湿，可在有害气体环境下工作。

（二）光纤通信的主要缺点

光纤通信与传统的电缆相比，也存在以下几个主要问题。

（1）光纤性质脆，需要涂覆加以保护。此外，为了能承受一定的敷设张力，在光纤结构上需要多加考虑。

（2）在切断和连接光纤时，需要高精度技术和仪表器具。

（3）光路的分路、耦合不方便。

（4）光纤不能输送中继器所需要的电能。

（5）弯曲半径不宜太小。

尽管存在以上问题，但是从目前技术上来说，都是可以克服的，不影响光纤的广泛应用。

（三）光纤通信系统的分类

从相对论观点研究，物质无不具有双重性，即波动性与微粒性。物质的波动理论认为光是一种电磁波，因此电磁场理论也适用于光波。从微粒论观点出发，认为光是由一种具有一定能量的光量子流组成的。根据光波的双重性，可将光纤通信系统分为经典光纤通信和量子光纤通信两大类。所谓经典光纤通信涉及的方式包括IM/DD（强度调制/直接检测）方式、相干光纤通信、光孤子通信、全光纤通信和光波分复用通信等。所谓量子光纤通信，是以光量子作为信息载体，以光导纤维作为传输介质的通信手段。量子光纤通信的优点在于其通信容量可超过经典光纤通信几个数量级。

从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素有光纤、光源和光电检测器。光纤通信系统可根据所传输光的波长、调制信号形式、调制方式和传导模式数量等，分成各种类型。

1.按传输光波长划分

根据传输光的波长，可以将光纤通信系统分为短波长光纤通信系统、长波长光纤通信系统，以及超长波长光纤通信系统。短波长光纤通信系统工作波长为0.7～0.9μm，中继距离小于或等于10km；长波长光纤通信系统工作波长为1.1～1.6μm，中继距离大于100km，是现在普遍采用的光纤通信系统，其损耗小、中继距离长；超长波长光纤通信系统工作波长大于或等于2μm，中继距离大于或等于1000km，采用非石英光纤，具有损耗极低、中继距离极长的优点，是光纤通信的发展方向。

目前，短波长光纤通信系统早已被长波长光纤通信系统所代替，长波长光纤通信系统是目前光纤通信系统应用中的主流。超长波长光纤通信系统具有传输衰减极小等特点，是目前一个重要的研究方向。

2.按调制信号形式划分

根据调制信号的类型，可以将光纤通信系统分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统。模拟光纤通信系统使用的调制信号为模拟信号，它具有设备简单的特点，一般多用于广电系统传送视频信号，如有线电视的HFC网。数字光纤通信系统使用的调制信号为数字信号，它具有传输质量高、通信距离长等特点，几乎适用于各种信号的传输，目前已得到广泛的应用。

3.按传输信号的调制方式划分

根据光源的调制方式，可以将光纤通信系统分为直接调制光纤通信系统和间接调制光纤通信系统。由于直接调制光纤通信系统具有设备简单的特点，因此在目前的光纤通信中得到了广泛的应用。间接调制光纤通信系统具有调制速率高的特点，所以是一种有发展前途的光纤通信系统，在实际中已得到了部分应用。

4.按光纤传导模式数量划分

根据光纤的传导模式数量，可以将光纤通信系统分为多模光纤通信系统和单模光纤通信系统。多模光纤通信系统是早期采用的光纤通信系统，目前主要应用于计算机局域网当中。单模光纤通信系统是目前广泛应用的光纤通信系统，它具有传输衰减小、传输带宽大等特点，目前被广泛应用于长途及大容量的通信系统中。

5.其他划分

其他类型的光纤通信系统参见表1.1。