1841年，Daniel C和Jacques B做了一個簡單的實驗：在裝滿水的桶上鉆個孔，然后用燈從桶上邊把水照亮。結果使觀眾們大吃一驚。人們看到，放光的水從水桶的小孔里流了出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲。
光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。這是為什么呢？難道光線不是直線傳輸嗎？
這一現象，叫做光的全反射作用。即光從水中射向空氣，當入射角大于某一角度時，折射光線消失，全部光線都反射回水中。
表面上看，光好像在水流中彎曲前進。實際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過光線在內表面發生多次全反射而向前傳播。
光纖通信正是利用光的全反射原理，利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒介將信息從一處傳至另一處的通信方式，被稱之為“有線”光通信。
光纖通信系統在發送端通過信號處理把需要傳送的信息（如話音）變成電信號，然后調制到激光束上，使光的強度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，然后光信號在光纖中基于光的全反射原理傳送。在接收端收到光信號后，把它光信號轉換成電信號，經信號處理后恢復原信息。
最基本的光纖通信系統由光發送機、光纖光纜、中繼器和光接收機組成。
（一）光發送機
光發送機的作用是將電信號轉換成為光信號，并將生成的光信號注入光纖，光發送機一般由光源、驅動電路和輔助電路構成。
光源是實現電/光轉換的關鍵器件。驅動電路要提供較大的、穩定的驅動電流，保證光源具有穩定的輸出特性。
（二）光纖光纜
光纖的作用是為光信號的傳送提供傳送媒介（信道），將光信號由一處送到另一處。
在光傳輸過程中，當光的注入角滿足一定的條件時，光便能在光纖內形成全反射，使光線限制在纖芯中傳輸，從而達到長距離傳輸的目的。
如圖所示，θ為臨界角，在光纖內傳輸的子午光線，簡稱內光線，遇到纖芯與包層的分界面的入射角大于臨界角θ時，才能保證光線在纖芯內產生多次反射，使光線沿光纖傳輸。
然而，纖內光線的入射角大小又取決于從空氣中入射的光線進入纖芯中所產生折射角，因此，空氣和纖芯界面上入射光的入射角β就限定了光能否在光纖中以全反射形式傳輸。
（三）中繼器
光信號在光纖中傳導時會出現兩個問題：一是光信號幅度衰減，限制了光信號的傳輸距離；二是光信號波形失真，誤碼率增加。而光中繼器能夠補償衰減的光信號，并對畸變失真的信號波形進行整形，可以延長光信號的傳輸距離。
（四）光接收機
光接收機的任務是以最小的附加噪聲及失真恢復出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此，光接收機的輸出特性綜合反映了整個光纖通信系統的性能。
光發送機發送的光信號經傳輸后，不僅幅度衰減了，而且脈沖波形也展寬了。光接收機的作用就是檢測經過傳輸的微弱光信號，并放大、整形，再生成原傳輸信號，一般由光電檢測器和解調器組成。
（一）光纖通信的優點
（二）光纖通信的缺點
（一）光交換
光交換是指光纖傳送的光信號直接進行交換。傳統的交換技術需要將數據轉換成電信號才能進行交換，然后再轉換成光信號進行傳輸，這些光電轉換設備體積過于龐大，并且價格昂貴，而光交換完全克服了這些問題。
（二）光孤子通信
在常規的線性光纖通信系統中，光纖損耗和色散是限制其傳輸容量和距離的主要因素。由于光纖制作工藝的不斷提高，光纖損耗已接近理論極限，因此光纖色散已成為實現超大容量、超長距離光纖通信的“瓶頸”，亟待解決。
（圖片來源于: J. N. Kemal/ P. Marin-Palomo/ KIT）
人們用了一百多年的時間來探討，發現由光纖非線性效應所產生的光孤子可以抵消光纖色散的作用，利用光孤子進行通信，可以很好解決這個問題，從而形成了新一代光纖通信系統。
（三）全光網絡
在通信領域，將來會依靠AON（全光網）來提高傳輸速率。以前的光網絡采用的只是結點之間的全光化，而節點處還是使用電器件，AON用光結點替換電結點，實現結點間的全光化，全程通過光波的方法傳輸與交互信息。
從長遠來看，建立一個實用的、結合WDM和光交換方法的網絡體系，實現全光化，解決電光瓶頸，將是光纖通信的發展方向。
文章轉自：原創： 小白 走近通信
