1.1. 光纤通信发展的历史和现状
1966 年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性和技术途径奠定了现代光通信一一光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高达1000 dB/km以上，高锟等人指出：这样大的损耗不是石英纤维本身固有的特性，而是由于材料中的杂质，例如过渡金属（Fe、Cu等）离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本上由瑞利散射决定，它随波长的四次方而下降，其损耗很小。
由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光纤通信发展的一个重要年份。
1.2. 光纤通信的优点和应用
光纤通信的优点是什么：
-
容许频带很宽，传输容量很大：零色散、复用（空分、波分）
-
损耗很小，中继距离很长且误码率很小
-
重量轻、体积小
-
抗电磁干扰性能好
-
泄漏小，保密性能好
-
节约金属材料，有利于资源合理使用
-
其它优点：不怕腐蚀；耐高低温能力较强；可实现多功能传输（同时传递话音、数据、图像等信息）
光纤通信的缺点是什么：
-
光纤机械性能差，容易折断（比如经常被挖断）
-
光纤连接困难，光纤断裂后维修比较困难，需要专用工具（断面是否垂直、焊接点是否有气泡等）
-
光纤通信过程中怕水、怕冰（OH-根吸收增大损耗）
-
光纤怕弯曲（导致损耗增加）
-
有些光器件比较昂贵
-
不能传输电力
1.3. 光纤通信的基本组成
光发送机
功能：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路
组成：光源、 驱动器和调制器组成，光源是光发射机的核心
电信号对光的调制的实现方式：直接调制、间接调制（外调制）
-
直接调制：
-
用电信号直接调制半导体激光器或发光二极管的驱动电流，使输出光随电信号变化而实现的
-
直接调制的优点是技术简单、成本较低、容易实现，但调制速率受激光器的频率特性所限制
-
-
间接调制：
-
把激光的产生和调制分开，用独立的调制器调制激光器的输出光而实现的
-
外调制的优点是调制速率高，缺点是技术复杂，成本较高，因此只有在大容量的波分复用和相干光通信系统中使用
-
光纤线路
功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机
低损耗窗口：在0.85 μm、1.31 μm和1.55 μm有三个损耗很小的波长窗口
色散：1.31 μm波长处色散为0，也可通过光纤设计移至1.55 μm
光接收机
功能：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号
检测方式：直接检测和外差检测，其中直接检测是当前光纤通信系统普遍采用的方式
1.4. 数字通信系统和模拟通信系统
数字通信系统的优点
-
抗干扰能力强，传输质量好
-
可以用再生中继，传输距离长
-
适用各种业务的传输，灵活性大
-
容易实现高强度的保密通信
-
数字通信系统大量采用数字电路，易于集成，从而实现小型化、微型化，增强设备可靠性，有利于降低成本
数字通信系统的缺点：占用频带宽，适合于电话传输
模拟通信系统的优点：占用带宽较窄外，电路简单易于实现、价格便宜等。适合于电视传输
1.5. 未来光网络发展趋势
简述未来光网络的发展趋势及关键技术：未来光网络发展趋于智能化、全光化。其关键技术包括：长波长激光器、低损耗单模光纤、高效光放大器、WDM 复用技术和全光网络技术。