主讲人：魏昭荣
光通信领跑 21世纪
光通信发展的历史
光纤通信
现在的光通信
全光通信
光通信的未来
光通信发展的历史
人类很早就认识到用光可以传递信息，
比如 3000多年前我国就有了用光传递远
距离信息的设施 —— 烽火台；后来又有
了用灯光闪烁、旗语、望远镜等传递信
息的方法；
近 100年中, 人们仍然没有对光通信失去
兴致, 就连大发明家贝尔 （ BELL） 也尝
试着用光来打电话, 这被认为是近代光
通信的开始 。
其实, 光通信的出现比无线电通信还早 。
波波夫发送与接收第一封无线电报是在
1896年, 以发明电话而著名的贝尔, 在
1876年发明了电话之后, 就
想到利用光来通电话的问题 。
1880年, 他利用太阳光作光源, 大气为
传输媒质, 用硒晶体作为光接收器件,
成功地进行了光电话的实验, 通话距离
最远达到了 213米 。
1881年, 贝尔宣读了一篇题为, 关于利
用光线进行声音的产生与复制, 的论文,
报导了他的光电话装置 。 在贝尔本人看
来：在他的所有发明中, 光电话是最伟
大的发明 。
利用光在大气中传送信息方便简单，所
以人们开始研究的光通信都是这种方式。
但是光在大气中的传送要受到气象条件
的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、
阴天、下雾等情况，就会看不远和看不
清，这叫做大气的能见度降低，使信号
传输受到很大阻碍。
此外，太阳光、灯光等普通的可见光源，
都不适合作为通信的光源，因为从通信
技术上看，这些光都是带有, 噪声, 的
光。也就是说，这些光的频率不稳定、
不单一，光的性质也很复杂；一句话，
就是光不纯
因此，真要用光来通信，必须要解决两个最
根本的问题：一是必须有稳定的、低损耗的
传输媒质；另一个问题是必须要找到高强度
的、可靠的光源。
在此后的几十年中，由于这两项关键技术没
有得到解决，光通信就一直裹足不前。
也正因此，贝尔的光话始终没有走上实用化
的阶段。所以我们今天也没有用上 BELL的光
电话，而只是用了他发明的电话；
光纤通信
20世纪 60年代后, 随着人们对通信的要
求变得越来越强烈, 光通信获得了突飞
猛进的发展 。
在此之前, 人类从未放弃过对理想光传
输介质的寻找, 经过不懈的努力, 人们
发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传
光 。 这种玻璃丝叫做光学纤维, 简称
,光纤, 。 激光器和光纤的发明, 使人
们看到了光通信的曙光 。 可谓是, 光通
信之路, 舍我其谁？,
原始的光通信，有一个共同点，就是利
用大气来传播可见光，由人眼来接收。
不是真正的意义上的光通信，更不是强
大的光通信，真正强大的光通信应该是
光纤通信。
光通信 指的是一切运用光作为载体而传
送信息的所有通信方式的总称,而不管
传输所使用的媒质是什么；
光纤通信 则是单纯地依靠光纤作为媒质
来传送信息的通信方式 。
现代的光纤通信也就是运用光反射原理,把
光的全反射限制在在光纤内部, 用光信号
取代传统通信方式中的电信号, 从而实现
信息的传递的 。
最基本的光纤通信系统是由：数据源, 光
发送端, 光学信道和光接收机组成 。
光纤传输系统是数字通信的理想通道 。 与
模拟通信相比较, 数字通信有很多优点,
灵敏度高, 传输质量好 。 因此大容量长距
离的光纤通信系统大多采用数字传输方式 。
光纤通信的优点
现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线
电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信
本身具有许多突出的优点：
1.频带宽，通信容量大。 光纤可利用的带宽约为
50000GHz,1987年投入使用的 1,7Gb/s光纤通信系
统，一对光纤能同时传输 24192路电话,2.4Gb/s系统，
能同时传输 30000多路电话。频带宽，对于传输各种
宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未
来宽带综合业务数字网 (B-ISDN)发展的需要。
2.损耗低，中继距离长。 目前实用石英
光纤的损耗可低于 0.2dB/km，比其它任
何传输介质的损耗都低，所以能实现中
继距离长，由石英光纤组成的光纤通信
系统最大中继距离可达 200多千米，由非
石英系极低损耗光纤组成的通信系统，
其最大中继距离则可达数千甚至数万千
米，这对于降低海底通信的成本、提高
可靠性和稳定性具有特别的意义。
3.抗电磁干扰。 光纤是绝缘体材料，它不受自然界
的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，
也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干
扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复
合构成复合光缆。
4.无串音干扰，保密性好。 光波在光缆中传输，
很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处，弯曲半径很
小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表
面涂上一层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤
总数很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也无
法窃听到光纤中传输的信息。
5.光纤线径细、重量轻、柔软。 光纤的芯径很
细，约为 0.1mm，它只有单管同轴电缆的百分
之一；光缆的直径也很小,8芯光缆的横截面
直径约为 10mm，而标准同轴电缆为 47mm。
利用光纤这一特点，使传输系统所占空间小，
解决地下管道拥挤的问题，节约地下管道建设
投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电
缆轻得多，例如 18管同轴电缆 1m的重量为
11kg，而同等容量的光缆 1m重只有 90g，这对
于在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通
信更具有重要意义。还有，光纤柔软可挠，容
易成束，能得到直径小的高密度光缆。
6.光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。
光纤的材料主要是石英 (二气化硅 )，地球上有取之不尽
用之不竭的原材料，而电缆的主要材料是铜，世界上
铜的储藏量并不多，用光纤取代电缆，则可节约大量
的金属材料，具有合理使用地球资源的重大意义。光
纤除具有以上突出的优点外，还具有耐腐蚀力强、抗
核幅射、能源消耗小等优点，其缺点是质地脆、机械
强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半
径不宜太小等。这些缺点在技术上都是可以克服的，
它不影响光纤通信的实用。近年来，光纤通信发展很
快，它已深刻地改变了电信网的面貌，成为现代信息
社会最坚实的基础，并向我们展现了无限美好的未来。
现在的光通信
目前光通信正在以超摩尔定律的速度发展 。 我
们知道, 摩尔定律 （ Moore’s Law） 是用来形容
半导体科技的快速 变革, 其基本内容是：平
均每过 18个月, 芯片的容 量就会增长一倍,
成本却减少一半, 而加拿大北电网络公司总裁
Roth提出 的, 光纤定律, 即超摩尔定律, 则
用来形容光纤网络科技发展的速度 即光纤容
量及光电器件的性能每 9个月就会翻一番, 但
成本也同时降低一半, 比芯片在 18个月中的变
革 幅度还大 。
光纤的发展带动了网络的革命。目前世界上
80%以上的信息是通过光纤传送的。
通过采用波分复用的技术，在玻璃丝般的光
纤里，可以同时传送许多不同颜色或不同频
率的光。
由于这些颜色的光各自携带着不同的信息，
因而大大的增加了容量。
在国外，可以在实验室水平上实现一根光纤
就可以满足 4亿人同时讲话！另外，实验室水
平上的中继跨距也已达到了近 1万公里，意味
着无须建一个起着类似, 补给, 作用的中继
站就可跨越大西洋！
光通信技术凭借其巨大潜在带宽容量的
特点, 成为支撑通信业务量增长最重要
的通信技术之一 。
但在目前的光纤通信系统中, 存在着较
多的 光 -电, 电 -光 变换过程, 而这些转
换过程存在着时钟偏移, 严重串话, 高
功耗等缺点, 很容易产生通信中的, 信
息瓶颈, 现象 。
为了解决这一问题, 充分发挥光纤通信
的 极宽频带, 抗电磁干扰, 保密性强,
传输损耗低等优点, 于是 全光通信 技术
就, 隆重登场, 了 。
全光通信
那么，什么是全光通信？
全光通信技术也是一种光纤通信技术，
这项技术是针对普通光纤系统中存在着
较多的电子转换设备而进行改进的技术。
随着社会经济的发展, 人们对信息的需
求急剧增加, 信息量呈指数增长, 仅
Internet用户需要传送的信息比特率每
年就增加 8倍 。 通信业务需求的迅速增长
对通信容量提出越来越高的要求 。
而全光通信的出现，确保了用户与用户
之间的信号传输与交换全部采用 光波技
术,也就是说，数据从源节点到目的节
点的传输过程都在光域内进行，而在各
网络节点的交换则采用全光网络交换技
术
全光网,又称为 宽带高速光联网,从原
理上讲就是网络中直到端用户间的信号
通道仍然保持着光的形式，也就是端到
端的全光路，中间没有光电转换器。
这样网内光信号的流动就没有光电转换
的障碍，信息传递过程无须面对电子器
件处理信息速率难以提高的困难！
总结起来，全光网具备以往通信网和现
行光通信系统所不具备的 优点,
简单可靠 。全光网结构简单，端到端采
用透明光通路连接，沿途没有光电转换
与存储，网中许多光器件都是无源的，
便于维护、可靠性高。
可扩展性好 。加入新的网络节点时，不
影响原有的网络结构和设备，降低成本，
具有网络可扩展性。
透明传输 。全光网以波长选择路由，对
传输码率、数据格式及调制方式均具有
透明性，可提供多种协议业务，可不受
限制地提供端到端业务。
灵活重组 。可根据通信业务量的需求，
动态地改变网络结构，充分利用网络资
源，具有网络可重组性。
快速恢复 。实现快速网络恢复，对绝大
多数业务无损伤。
提供多种业务 。全光网提供多种宽带信
息业务，包括数据、音频和视频通信
光通信是光纤通信领域的前沿技术，是
21世纪真正的高速公路，要实现透明的，
具有高度生存性的全光通信等待着我们
更加努力的付出！
光通信的未来
人类的想象力和创造力是无穷的，当人
们经过艰苦的探索，掌握了光纤通信的
奥秘，把地球用一束束的玻璃丝牢牢地
裹起来以后，人们又把目标盯在了地球
之外的宇宙空间，这就是宇宙激光通信。
由于宇宙空间没有大气或尘埃，激光在
那里传输时比在大气中的衰减小得多，
因而激光用于宇宙通信既优越又经济，
这受到各国的普遍重视，现在已经有大
量的科学家投身到了这个研究的领域。
结论
人们使用过的光通信的传输媒质有大气、
水、液体纤维导管、玻璃纤维、光缆，
甚至还在尝试使用外层空间；
用于光通信的波长范围从红外线、可见
光到高频射线。
尽管当前光通信传输领域占主导地位的
是光纤，我们总可以找到比以前更好的
传输媒质！
光通信领跑 21世纪
光通信发展的历史
光纤通信
现在的光通信
全光通信
光通信的未来
光通信发展的历史
人类很早就认识到用光可以传递信息，
比如 3000多年前我国就有了用光传递远
距离信息的设施 —— 烽火台；后来又有
了用灯光闪烁、旗语、望远镜等传递信
息的方法；
近 100年中, 人们仍然没有对光通信失去
兴致, 就连大发明家贝尔 （ BELL） 也尝
试着用光来打电话, 这被认为是近代光
通信的开始 。
其实, 光通信的出现比无线电通信还早 。
波波夫发送与接收第一封无线电报是在
1896年, 以发明电话而著名的贝尔, 在
1876年发明了电话之后, 就
想到利用光来通电话的问题 。
1880年, 他利用太阳光作光源, 大气为
传输媒质, 用硒晶体作为光接收器件,
成功地进行了光电话的实验, 通话距离
最远达到了 213米 。
1881年, 贝尔宣读了一篇题为, 关于利
用光线进行声音的产生与复制, 的论文,
报导了他的光电话装置 。 在贝尔本人看
来：在他的所有发明中, 光电话是最伟
大的发明 。
利用光在大气中传送信息方便简单，所
以人们开始研究的光通信都是这种方式。
但是光在大气中的传送要受到气象条件
的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、
阴天、下雾等情况，就会看不远和看不
清，这叫做大气的能见度降低，使信号
传输受到很大阻碍。
此外，太阳光、灯光等普通的可见光源，
都不适合作为通信的光源，因为从通信
技术上看，这些光都是带有, 噪声, 的
光。也就是说，这些光的频率不稳定、
不单一，光的性质也很复杂；一句话，
就是光不纯
因此，真要用光来通信，必须要解决两个最
根本的问题：一是必须有稳定的、低损耗的
传输媒质；另一个问题是必须要找到高强度
的、可靠的光源。
在此后的几十年中，由于这两项关键技术没
有得到解决，光通信就一直裹足不前。
也正因此，贝尔的光话始终没有走上实用化
的阶段。所以我们今天也没有用上 BELL的光
电话，而只是用了他发明的电话；
光纤通信
20世纪 60年代后, 随着人们对通信的要
求变得越来越强烈, 光通信获得了突飞
猛进的发展 。
在此之前, 人类从未放弃过对理想光传
输介质的寻找, 经过不懈的努力, 人们
发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传
光 。 这种玻璃丝叫做光学纤维, 简称
,光纤, 。 激光器和光纤的发明, 使人
们看到了光通信的曙光 。 可谓是, 光通
信之路, 舍我其谁？,
原始的光通信，有一个共同点，就是利
用大气来传播可见光，由人眼来接收。
不是真正的意义上的光通信，更不是强
大的光通信，真正强大的光通信应该是
光纤通信。
光通信 指的是一切运用光作为载体而传
送信息的所有通信方式的总称,而不管
传输所使用的媒质是什么；
光纤通信 则是单纯地依靠光纤作为媒质
来传送信息的通信方式 。
现代的光纤通信也就是运用光反射原理,把
光的全反射限制在在光纤内部, 用光信号
取代传统通信方式中的电信号, 从而实现
信息的传递的 。
最基本的光纤通信系统是由：数据源, 光
发送端, 光学信道和光接收机组成 。
光纤传输系统是数字通信的理想通道 。 与
模拟通信相比较, 数字通信有很多优点,
灵敏度高, 传输质量好 。 因此大容量长距
离的光纤通信系统大多采用数字传输方式 。
光纤通信的优点
现代通信网的三大支柱是光纤通信、卫星通信和无线
电通信，而其中光纤通信是主体，这是因为光纤通信
本身具有许多突出的优点：
1.频带宽，通信容量大。 光纤可利用的带宽约为
50000GHz,1987年投入使用的 1,7Gb/s光纤通信系
统，一对光纤能同时传输 24192路电话,2.4Gb/s系统，
能同时传输 30000多路电话。频带宽，对于传输各种
宽频带信息具有十分重要的意义，否则，无法满足未
来宽带综合业务数字网 (B-ISDN)发展的需要。
2.损耗低，中继距离长。 目前实用石英
光纤的损耗可低于 0.2dB/km，比其它任
何传输介质的损耗都低，所以能实现中
继距离长，由石英光纤组成的光纤通信
系统最大中继距离可达 200多千米，由非
石英系极低损耗光纤组成的通信系统，
其最大中继距离则可达数千甚至数万千
米，这对于降低海底通信的成本、提高
可靠性和稳定性具有特别的意义。
3.抗电磁干扰。 光纤是绝缘体材料，它不受自然界
的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，
也不受电气化铁路馈电线和高压设备等工业电器的干
扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复
合构成复合光缆。
4.无串音干扰，保密性好。 光波在光缆中传输，
很难从光纤中泄漏出来，即使在转弯处，弯曲半径很
小时，漏出的光波也十分微弱，若在光纤或光缆的表
面涂上一层消光剂效果更好，这样，即使光缆内光纤
总数很多，也可实现无串音干扰，在光缆外面，也无
法窃听到光纤中传输的信息。
5.光纤线径细、重量轻、柔软。 光纤的芯径很
细，约为 0.1mm，它只有单管同轴电缆的百分
之一；光缆的直径也很小,8芯光缆的横截面
直径约为 10mm，而标准同轴电缆为 47mm。
利用光纤这一特点，使传输系统所占空间小，
解决地下管道拥挤的问题，节约地下管道建设
投资。此外，光纤的重量轻，光缆的重要比电
缆轻得多，例如 18管同轴电缆 1m的重量为
11kg，而同等容量的光缆 1m重只有 90g，这对
于在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通
信更具有重要意义。还有，光纤柔软可挠，容
易成束，能得到直径小的高密度光缆。
6.光纤的原材料资源丰富，用光纤可节约金属材料。
光纤的材料主要是石英 (二气化硅 )，地球上有取之不尽
用之不竭的原材料，而电缆的主要材料是铜，世界上
铜的储藏量并不多，用光纤取代电缆，则可节约大量
的金属材料，具有合理使用地球资源的重大意义。光
纤除具有以上突出的优点外，还具有耐腐蚀力强、抗
核幅射、能源消耗小等优点，其缺点是质地脆、机械
强度低，连接比较困难，分路、耦合不方便，弯曲半
径不宜太小等。这些缺点在技术上都是可以克服的，
它不影响光纤通信的实用。近年来，光纤通信发展很
快，它已深刻地改变了电信网的面貌，成为现代信息
社会最坚实的基础，并向我们展现了无限美好的未来。
现在的光通信
目前光通信正在以超摩尔定律的速度发展 。 我
们知道, 摩尔定律 （ Moore’s Law） 是用来形容
半导体科技的快速 变革, 其基本内容是：平
均每过 18个月, 芯片的容 量就会增长一倍,
成本却减少一半, 而加拿大北电网络公司总裁
Roth提出 的, 光纤定律, 即超摩尔定律, 则
用来形容光纤网络科技发展的速度 即光纤容
量及光电器件的性能每 9个月就会翻一番, 但
成本也同时降低一半, 比芯片在 18个月中的变
革 幅度还大 。
光纤的发展带动了网络的革命。目前世界上
80%以上的信息是通过光纤传送的。
通过采用波分复用的技术，在玻璃丝般的光
纤里，可以同时传送许多不同颜色或不同频
率的光。
由于这些颜色的光各自携带着不同的信息，
因而大大的增加了容量。
在国外，可以在实验室水平上实现一根光纤
就可以满足 4亿人同时讲话！另外，实验室水
平上的中继跨距也已达到了近 1万公里，意味
着无须建一个起着类似, 补给, 作用的中继
站就可跨越大西洋！
光通信技术凭借其巨大潜在带宽容量的
特点, 成为支撑通信业务量增长最重要
的通信技术之一 。
但在目前的光纤通信系统中, 存在着较
多的 光 -电, 电 -光 变换过程, 而这些转
换过程存在着时钟偏移, 严重串话, 高
功耗等缺点, 很容易产生通信中的, 信
息瓶颈, 现象 。
为了解决这一问题, 充分发挥光纤通信
的 极宽频带, 抗电磁干扰, 保密性强,
传输损耗低等优点, 于是 全光通信 技术
就, 隆重登场, 了 。
全光通信
那么，什么是全光通信？
全光通信技术也是一种光纤通信技术，
这项技术是针对普通光纤系统中存在着
较多的电子转换设备而进行改进的技术。
随着社会经济的发展, 人们对信息的需
求急剧增加, 信息量呈指数增长, 仅
Internet用户需要传送的信息比特率每
年就增加 8倍 。 通信业务需求的迅速增长
对通信容量提出越来越高的要求 。
而全光通信的出现，确保了用户与用户
之间的信号传输与交换全部采用 光波技
术,也就是说，数据从源节点到目的节
点的传输过程都在光域内进行，而在各
网络节点的交换则采用全光网络交换技
术
全光网,又称为 宽带高速光联网,从原
理上讲就是网络中直到端用户间的信号
通道仍然保持着光的形式，也就是端到
端的全光路，中间没有光电转换器。
这样网内光信号的流动就没有光电转换
的障碍，信息传递过程无须面对电子器
件处理信息速率难以提高的困难！
总结起来，全光网具备以往通信网和现
行光通信系统所不具备的 优点,
简单可靠 。全光网结构简单，端到端采
用透明光通路连接，沿途没有光电转换
与存储，网中许多光器件都是无源的，
便于维护、可靠性高。
可扩展性好 。加入新的网络节点时，不
影响原有的网络结构和设备，降低成本，
具有网络可扩展性。
透明传输 。全光网以波长选择路由，对
传输码率、数据格式及调制方式均具有
透明性，可提供多种协议业务，可不受
限制地提供端到端业务。
灵活重组 。可根据通信业务量的需求，
动态地改变网络结构，充分利用网络资
源，具有网络可重组性。
快速恢复 。实现快速网络恢复，对绝大
多数业务无损伤。
提供多种业务 。全光网提供多种宽带信
息业务，包括数据、音频和视频通信
光通信是光纤通信领域的前沿技术，是
21世纪真正的高速公路，要实现透明的，
具有高度生存性的全光通信等待着我们
更加努力的付出！
光通信的未来
人类的想象力和创造力是无穷的，当人
们经过艰苦的探索，掌握了光纤通信的
奥秘，把地球用一束束的玻璃丝牢牢地
裹起来以后，人们又把目标盯在了地球
之外的宇宙空间，这就是宇宙激光通信。
由于宇宙空间没有大气或尘埃，激光在
那里传输时比在大气中的衰减小得多，
因而激光用于宇宙通信既优越又经济，
这受到各国的普遍重视，现在已经有大
量的科学家投身到了这个研究的领域。
结论
人们使用过的光通信的传输媒质有大气、
水、液体纤维导管、玻璃纤维、光缆，
甚至还在尝试使用外层空间；
用于光通信的波长范围从红外线、可见
光到高频射线。
尽管当前光通信传输领域占主导地位的
是光纤，我们总可以找到比以前更好的
传输媒质！
