概 述
光纖通信的發展史：
光纖通信是七十年代，發展起來的一門新興技術。光纖是光導纖維的簡稱。它是由玻璃材料(SiO2)，抽絲而成的一種光傳輸媒體。以光波傳送資訊，以光纖為傳輸介質的通信方式，稱為光纖通信。
利用光，進行資訊傳遞的歷史，至少可以追溯到，我國古代的峰火台，至今已有七百多年的歷史。隨後出現的海軍旗語、信號彈，乃至現在在大城市，仍然使用的紅綠燈，都是利用光進行通信的。
從近代科技的發展史來看，光通信的一個重大發明。是1880年，貝爾繼發明電話之後，又發明了"光話"。以日光為光源，大氣為傳輸介質，在200米的距離內，實現了語音信號的傳遞。但是這種初期的光通信，所能傳送的資訊是十分有限的。 一方面由於，普通光源或日光成份複雜、振動方面雜亂而無法調變；另一方面利用大氣為介質，進行光通信損耗大，受氣候影響嚴重、不能全天侯進行、易受地理條件的限制。
因此，貝爾的"光話"，由於高強度光源的可靠度、和低損耗介質的穩定性，因未能解決而一直未能實用。1960年，正當人們開始認識到，資訊對未來社會重要性的時候，美國的Maimen，發明了紅寶石雷射二極體。由此，人們得到了良好的同調光，使光通信，得到了新生。這更加激發了，人們對低損耗導光介質的研究熱潮。
當然，利用玻璃中的全反射原理傳光，早已為人們所熟知，並且已在醫學領域中，得到應用 (短距離傳光光纖束)。但到60年代中期，最好的光學玻璃的傳輸損耗，仍高達1000dB/km。這意味著，如果要在一公里長的光纖末端，檢測到一個波長為1μm的光子 (其能量hυ≒2×10-19焦耳)，則在其入端，要輸入的光的能量，為2×1081焦 耳。
這將遠超過太陽系自形成以來的，全部輻射能量的總和。在希望渺茫的局面下， 1966年英籍華人高錕(C. K. Kao)博士和Hockham，發表了一篇具有劃時代意義的論文，他們提出，如果利用帶有包層材料的石英玻璃光學纖維(光纖)來進行光通信，其損耗可能低於20dB/km。
他們還指出，這類玻璃的理論，其最低損耗值，比這一數值還要低得多。1970年，美國的康寧公司，果然製造出，損耗為20dB/km的光導纖維(所使用光源的波長，約為 0.8μm)。在此之後，光纖通信技術的進展，發生了急劇的變化，光導纖維，已成為光纖通信系統中，最優越的傳光線路。
1972年，康寧公司又生產出7dB/km的低損耗光纖；1973年，貝爾實驗室，又將此項指標，降為2.5dB/km。後來國際上，又有1.5dB/km的光纖報導。1979年，日本茨城通信研究所，又研製出接近理論極限值的0.2dB/km的光纖。
1970年代的另一重要事件，是實現了半導體雷射二極體的室溫運轉。在此同時，發明了鎵-砷發光二極體。至此，光通信技術中的兩大難題─『高強度光源的可靠度、和低損耗介質的穩定性』，都得到了解決，使光纖通信技術，受到了空前的重視。
短短二十餘年的發展時間，已從實驗室走向實用，並帶來了巨大的社會經濟效益。目前，橫跨大西洋海底和太平洋海域的光纖通信，已正式使用，它可以提供40000路電話的通信，傳輸的數據率，每秒可達8.4億 位元。西方的一些發達國家，已相繼建成了多條、遍及國內的光纖通信系統。美國、日本等亦正在著手建立，全國光纖通信資訊網路。
光纖通信的優點
本世紀30年代，有人提出這樣的觀點："總有一天，光通信會取代有線和微波通信，而成為通信主流"。該觀點反映出，光纖通信技術，在未來通信已顯示出其重要性。
(一) 通信容量大
理論上，兩根光纖，可傳送上百萬個電話、和上百個電視節目。目前已成功地完成了，三萬路電話的系統(同軸電纜的通信容量，最高只能傳送108,000個電話)，極適合於數位信號的傳輸。
如果像電纜那樣，把十幾根或上百根光纖，組成光纜(即空間多工)，再使用分波多工技術，其通信容量就會大得驚人。
(二) 中繼距離長
光纖的突出優點之一，就是損耗小。目前，光纖的最低損耗，已達0.2dB/km，甚至更低。若光傳送15公里，光強度，還有原來的一半。有人比喻說，如果有一根針，沉入10公里深的海底，假如海水的透明度與光纖相同，那麼人在海面上，可以把針看得非常清楚。
相信在不久的將來，損耗可能會有更新的突破。光纖的損耗如此之小，使通信無中繼，傳輸距離大大增加。目前，單模光纖的最大中繼距離，可達上百公里，比同軸電纜大幾十倍。
(三) 不受電磁干擾。
光纖是由，非金屬的石英介質材料構成。因此，光纖通信，不受電磁干擾，傳送資訊保密性強。
(四) 資源豐富
光纖的主要構成材料，是二氧化矽玻璃，其資源十分豐富。相對於用以製做電纜的銅、鉛等材料，可以說是取之不盡、用之不竭。
(五) 光纜重量輕、體積小。
相同話路的光纜，要比電纜輕90%- 95%(光纜重量僅為，電纜重量的十分之一到二十分之一)，而直徑不到電纜的五分之一。故運輸和架設，都比較方便。當然光纖通信，除上述優點之外，光纖本身也有一些缺點。如光纖質地脆、機械強度低、需要比較好的切割及連接技術，分路、耦合比較麻煩。但這些問題，都會隨著科技的發展，而變得容易解決。
光纖通信的類型
光纖通信系統，可以依系統所採用的傳輸信號形式、傳輸光的波長、光纖類型和、光接收與發送方式，進行分類。無論那一類光纖通信系統，基本上，都是由光發送機、光傳輸線、和光接收機三部分組成。
上述的光纖系統，加上適當的介面設備，就可作為一個單獨的"光元件"。插入現有的數位和類比通信、有線和無線通信系統中。
(一) 依傳輸信號分類
依光纖中傳輸的光信號，可分為類比光纖通信系統、和數位光纖通信系統兩大類。
- 數位光纖通信系統
數位光纖通信系統，是目前光纖通信的主要形式。電信號是採用，脈衝編碼調變(PCM) 信號，它對光源所發出的光載波，進行強度調變，使光強度的大小，隨信號電流，進行線性變化。光接收機部分，直接檢測光的強度，恢復為電信號。
數位光纖通信的優點，是抗干擾性強、易於與電腦結合等；缺點是佔用的頻帶較寬。而光纖可使用的頻帶很寬，可以彌補數位通信，佔用較寬的頻帶缺點。目前，人類社會進入資訊化時代，世界各國在公用通信網中的長途幹線，和市內局間中繼線路，紛紛採用數位光纖通信系統，做主要形式，以便實現傳輸網路的數位化(IDN)。
- 類比光纖通信系統
光纖通信系統中，輸入的電信號，若不是脈碼調變信號，而採用類比信號，即為類比光纖通信系統。
類比光纖通信的優點，是不需要類比R數位、和數位R類比轉換，系統比較簡單；缺點是抗干擾性能差，光R電及電R光轉換將引進雜訊。
(二) 依光源波長和光纖類型分類
目前，光纖通信系統，採用光的波長，可分為短波長(0.8μm)和長波長(1.3μm、1.55μ m)；採用的光纖，有單模光纖和多模光纖。
光纖通信，依所採用的光源波長、和光纖的種類，可分成以下四種類型：
- 短波長多模光纖通信系統
這種系統，採用發光峰值波長，為0.85μm的雷射二極體(LD)、或發光二極體(LED)，作為光源、多模光纖，作為光的傳輸通道。其通信容量，一般在480路以下(速率在34Mbit/s以 下)，中繼距離約10km。
- 長波長多模光纖通信系統
這種系統的光源(LD或LED)的峰值波長，為1.3μm，中繼距離在20km以內，傳輸速率，一般為34Mbit/s。
- 長波長 (1.3μm)單模光纖通信系統
這種通信系統的光源，是峰值波長為1.3μm的單縱模雷射二極體。採用單模光纖，做傳輸通道。其傳輸速率，一般為140 - 565Mbit/s，中繼距離，可達30 - 50km。
- 長波長 (1.55μm) 單模光纖通信系統
這種光纖通信系統，是性能更為優越的光纖通信。它對單模光纖的波散、及單縱模雷射二極體的要求比較高，目前正處在研製階段。
(三) 其它類型的光纖通信系統
- 同調光通信系統
光纖通信進入電信網路、光纖產業的形成，使光纖通信的光明前景，變成了現實的應用。然而，直到現在，光纖通信基本上，仍是處於代替電信電纜的地位，光纖通信，仍處於發展的初期階段。光纖通信的優點，有許多還沒有得到發揮。
同調光通信，是採用調諧性良好的光載波，利用電信號調變，再經光纖送入光接收機。接收機接收到的光信號、與接收機內部振盪所產生的光波，在滿足相位匹配和振幅匹配的條件下，進行混頻，輸出與光信號、和接收機產生之光信號強度之和的平方成正比的中頻信號電流。
該信號的大小，與光載波信號的振幅、頻率、相位和偏振有關。所以，這種接收機可以解調強度、相位、頻率和偏振調變的光波。只要通過外差檢測，把光載波信號，轉移到中頻區域後，就能夠利用普通的電技術，進一步處理電信號。
同調光通信的優點是：
(1) 提高了光接收機的靈敏度，10 - 25dB。如果光纖的衰減為 0.2dB/km，靈敏度可提高20dB，這相當於中繼距離，增加100km。
(2) 使通信速率，可達Gbit/s的數量級。
(3) 可進行高密度分波多工(Wavelength Division Multiplexing; WDM) 。其缺點是對光源、檢測器等要求高。目前同調光通信，正處於研發階段，不久的將來，可能投入使用。
- 分波多工系統
在一根光纖中，同時傳送兩個或多個不同的光載波信號的光纖通信系統，稱為分波多工系統。採用分波多工技術，可以使光纖通信的容量，成倍數增加。目前，許多國家已應用了這門技術。
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