1841年，Daniel C和Jacques B做了一個簡單的實(shí)驗：在裝滿水的桶上鉆個孔，然后用燈從桶上邊把水照亮。結(jié)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(xiàn)象，叫做光的全反射作用。即光從水中射向空氣，當(dāng)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(jìn)。實(shí)際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過光線在內(nèi)表面發(fā)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(tǒng)在發(fā)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(diào)制到激光束上，使光的強(qiáng)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(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)信號處理后恢復(fù)原信息。
最基本的光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)送機(jī)、光 纖光纜、中繼器和光接收機(jī)組成。
（一）光發(fā)送機(jī)
光發(fā)送機(jī)的作用是將電信號轉(zhuǎn)換成為光信號，并將生成的光信號注入光纖，光發(fā)送機(jī)一般由光源、驅(qū)動電路和輔助電路構(gòu)成。
光源是實(shí)現(xiàn)電/光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵器件。驅(qū)動電路要提供較大的、穩(wěn)定的驅(qū)動電流，保證光源具有穩(wěn)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(dāng)光的注入角滿足一定的條件時，光便能在光纖內(nèi)形成全反射，使光線限制在纖芯中傳輸，從而達(dá)到長距離傳輸?shù)哪康摹?/p>
如圖所示，θ為臨界角，在光纖內(nèi)傳輸?shù)淖游绻饩€，簡稱內(nèi)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(nèi)產(chǎn)生多次反射，使光線沿光纖傳輸。
然而，纖內(nèi)光線的入射角大小又取決于從空氣中入射的光線進(jìn)入纖芯中所產(chǎn)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(dǎo)時會出現(xiàn)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(bǔ)償衰減的光信號，并對畸變失真的信號波形進(jìn)行整形，可以延長光信號的傳輸距離。
光中繼器主要有兩種：①光電中繼器：傳統(tǒng)的“光-電-光”轉(zhuǎn)換設(shè)備；②全光中繼器：直接對光波實(shí)現(xiàn)放大的有源器件。目前主要是摻鉺光纖放大器。
（四）光接收機(jī)
光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真恢復(fù)出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此，光接收機(jī)的輸出特性綜合反映了整個光纖通信系統(tǒng)的性能。
光發(fā)送機(jī)發(fā)送的光信號經(jīng)傳輸后，不僅幅度衰減了，而且脈沖波形也展寬了。光接收機(jī)的作用就是檢測經(jīng)過傳輸?shù)奈⑷豕庑盘?，并放大、整形，再生成原傳輸信號，一般由光電檢測器和解調(diào)器組成。
（一）光纖通信的優(yōu)點(diǎn)
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（二）光纖通信的缺點(diǎn)
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（一）光交換
光交換是指光纖傳送的光信號直接進(jìn)行交換。 傳統(tǒng)的交換技術(shù)需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號才能進(jìn)行交換，然后再轉(zhuǎn)換成光信號進(jìn)行傳輸，這些光電轉(zhuǎn)換設(shè)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(guī)的線性光纖通信系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)由光纖非線性效應(yīng)所產(chǎn)生的光孤子可以抵消光纖色散的作用，利用光孤子進(jìn)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(tǒng)。
（三）全光網(wǎng)絡(luò)
在通信領(lǐng)域，將來會依靠AON（全光網(wǎng)）來提高傳輸速率。以前的光網(wǎng)絡(luò)采用的只是結(jié)點(diǎn)之間的全光化，而節(jié)點(diǎn)處還是使用電器件，AON用光結(jié)點(diǎn)替換電結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)間的全光化，全程通過光波的方法傳輸與交互信息。
從長遠(yuǎn)來看，建立一個實(shí)用的、結(jié)合WDM和光交換方法的網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)全光化，解決電光瓶頸，將是光纖通信的發(fā)展方向。
