第2節　光纖通信

一、光纖通信的發展過程

任何一個通信系統均包括三個主要的組成部分，即發送、傳輸及接收，光纖通信也不例外。需傳送的信息在發送端輸入到發送機中，將信息疊加或調制到作為信息信號載體的載波上，然后將已調制的載波通過傳輸媒質傳送到遠處的接收端，由接收機解調出原來的信息。通常，信息的載波是射頻波、微波或毫米波等。傳輸媒質為金屬導線、同軸電纜、金屬波導管或大氣等。但近年來，以光波為載波、光纖作為傳輸媒質的光纖通信異軍突起，發展十分迅速，已成為IT產業的支柱。

1966年，英籍華人高錕（C.K.Kao）預見利用玻璃可以制成衰減為20dB/km的通信光導纖維（簡稱光纖）。當時，世界上最優秀的光學玻璃衰減達1000dB/km左右。1970年，美國康寧公司首先研制成衰減為20dB/km的光纖。從此，光纖就進入了實用化的發展階段，世界各國紛紛開展光纖通信的研究。為了實現長距離的光纖通信，必須減小光纖的衰減。C.K.Kao早就指出降低玻璃內的過渡金屬雜質離子是降低光纖衰減的主要因素。另一方面，玻璃內的OH-離子對衰減也有嚴重的影響。到了1976年，人們設法降低OH-含量后發現低衰減的長波長窗口有：1.31μm、1.55μm。1980年，光纖衰減已降低到0.2dB/km（1.55μm），接近理論值。這樣，使得進行長距離的光纖通信成為可能。與此同時，為促進光纖通信系統的實用化，人們又及時地開發出適用于長波長的光源、激光器、發光管、光檢測器等。應運而生的光纖成纜，光無源器件和性能測試及工程應用儀表等技術日臻成熟，這都為光纖光纜作為新的通信傳輸媒介奠定了良好的基礎。1976年，美國西屋電氣公司在亞特蘭大成功地進行了世界上第一個44.736Mbit/s且傳輸110km的光纖通信系統的現場實驗，使光纖通信向實用化邁出了第一步。1981年以后，用光纖通信技術大規模地制成商品并推向市場。

我國自20世紀70年代初開始光纖通信技術的研究。1977年，武漢郵電研究院研制成功中國第一根階躍折射率分布的、波長為0.85μm的多模光纖。后來又研制成單模光纖和特殊光纖，以及光通信設備。現在，我國光纖通信產業已能夠生產光纖光纜、光電器件、光端機及其他工程應用方面的配套儀表器件等。由此可見，中國已具有大力發展光纖通信的綜合實力。

國際推薦的IEEEl394串行接口中，使用帶屏蔽的雙絞線（Shielded Twisted Pair，STP），速率雖然可以達100Mbit/s，但距離多在4.5m以內，有一定的局限性。另一種就是正在開始初步實用的塑料光纖（POF）。由于POF本身具有比STP更多的優點，在家庭網和其他局域網的室內配線中受到了重視。寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）是一種基于異步傳輸模式（ATM）的通信網絡，為了進一步提高傳輸速率，建立同步數字系列（SDH）網絡是必由之路。21世紀是個信息時代，為了滿足人類不斷增長的信息需求，現在這種高價全新的寬帶IP網絡能傳輸千兆比特多媒體數字信號。為了增加光纜的傳輸距離，近來研究成功了光放大器，這樣就不必進行光電轉換、放大、再電光轉換，從而實現了直接光放大到全光網絡。這對于提高信號質量、降低成本、提高網絡的可靠性都是非常有益的。

同步數字體系（SDH）是當前電信網的主要傳輸體制。波分復用系統由于可以在一根光纖上同時傳送多個波長的信號，因而通信容量將有很大程度的提高。普通的點到點的波分復用系統雖然有巨大的通信容量，但只提供了原始的傳輸帶寬，必須要有靈活的節點才能實現高效靈活的組網能力。光分叉復用器（OADM）和光交叉連接器（OXC）是靠光層面上的波長連接來解決節點的容量擴展問題的，單個節點容量可從160Gbit/s增加到10Tbit/s。

總之，從1970年到現在雖然只有短短三十多年的時間，但光纖通信技術卻取得了極其驚人的進展。用帶寬極寬的光波作為傳送信息的載體來實現通信，這一幾十年來人們夢寐以求的幻想在今天已成為活生生的現實。

二、光纖通信的光波波譜

光波與無線電波相似，也是一種電磁波，只是它的頻率比無線電波的頻率高得多。光波包括紅外線、可見光、紫外線，其波長范圍為：300～6×10-3μm，紅外線、可見光和紫外線均屬于光波的范疇。可見光是人眼能看見的光，其波長范圍為0.39～0.76μm。紅外線是人眼看不見的光，其波長范圍為0.76～300μm。紅外線一般分為：近紅外區，其波長范圍為0.76～15μm；中紅外區，其波長范圍為15～25μm；遠紅外區，其波長范圍為25～300μm。紫外線的波長最短，也為人眼看不見的光，波長為0.39～6×10-3μm的電磁波，都屬于紫外線。波長再短就是X射線、γ射線。電磁波波譜圖如圖1-5所示。

光纖通信的波譜在1.67×1014～3.75×1014Hz之間，即波長在0.8～1.8μm之間，屬于紅外波段。將0.8～0.9μm稱為短波長，1.0～1.8μm稱為長波長，2.0μm以上稱為超長波長，目前光纖通信使用的波長有三個：0.85μm、1.31μm、1.55μm。光在真空中的傳播速度約為3×108m/s，根據波長λ、頻率f和光速c之間的關系式：λ=c/f，對應光纖通信所用光波的波長范圍，可得相應的頻率范圍為1.67～3.75×1014Hz。可見光纖通信所用光波的頻率是非常高的。正因為如此，光纖通信具有其他通信無法比擬的巨大的通信容量。

各種單位的換算公式如表1-1所示。

三、光纖通信系統的基本組成與分類

1.光纖通信系統的基本組成

所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波，以達到通信的目的。要使光波成為攜帶信息的載體，必須在發射端對其進行調制，而在接收端把信息從光波中檢測出來（解調）。依目前技術水平，大部分采用強度調制-直接檢測方式（IM-DD）。光纖通信的3個傳輸窗口是：0.85μm（短波長窗口）、1.31μm和1.55μm（長波長窗口）。數字光纖通信系統方框圖如圖1-6所示。

從圖1-6可以看出，數字光纖通信系統基本上由光發射機、光纖和光接收機組成。

光發射機的主要作用是將電信號轉換成光信號耦合進光纖。光發射機中的重要器件是能夠完成電—光轉換的半導體光源，目前主要采用半導體激光器（LD）或半導體發光二極管（LED）。在發射端，電端機把模擬信息（如語音）進行模/數轉換，轉換后的數字信號復用后再去調制發射機中的光源器件，一般是半導體激光器，則光源器件就會發出攜帶信息的光波。如當數字信號為“1”時，光源器件發射一個“傳號”光脈沖；當數字信號為“0”時，光源器件發射一個“空號”（不發光）。光發射機的作用就是進行電/光轉換，把數字化的電脈沖信號碼流（如PCM語音信號）轉換成光脈沖信號碼流，并輸入到光纖中進行傳輸。

在光纖通信系統的線路上，目前主要采用由單模光纖制成的不同結構形式的光纜，這是由于它具有較好的傳輸特性。

為了保證通信質量，在收發端機之間適當距離上必須設有光中繼器。光纖通信中光中繼器的形式主要有兩種，一種是光—電—光轉換形式的中繼器，另一種是在光信號上直接放大的光放大器。

光接收機的主要作用是將光纖送過來的光信號轉換成電信號，然后經過對電信號的處理以后，使其恢復為原來的脈碼調制信號送入電接收機。光接收機中的重要部件是能夠完成光/電轉換任務的光電檢測器，目前主要采用光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD）。

在接收端，光接收機把數字信號從光波中檢測出來送給電端機，而電端機解復用后再進行數/模轉換，恢復成原來的模擬信息。光接收機的作用就是進行光/電轉換，把數字電信號（通信信息）經過放大、均衡后再生出波形整齊的電脈沖信號。就這樣完成了一次通信的全過程。

2.光纖通信系統的分類

光纖通信系統可以根據系統所使用的傳輸信號形式、傳輸光的波長和光纖的類型進行不同的分類。

（1）按傳輸信號形式分類

按傳輸信號形式的不同，光纖通信系統可以分為模擬光纖通信系統和數字光纖通信系統兩類。

a.模擬光纖通信系統

在光纖通信系統中，輸入電信號不采用脈沖編碼信號的通信系統即為模擬光纖通信系統。在長距離傳輸時，采用中間增音站將使噪聲積累，故只能應用在短距離傳輸線路上。在公用通信網中的用戶部分，可用這種方式傳輸寬帶視頻信號。

模擬光纖通信最主要的優點是不需要數字通信系統中的模/數轉換和數/模轉換，故比較經濟。而且一個電視信號如采用數字通信方式，可不用頻帶壓縮，140Mbit/s的系統只能通一路電視。在目前的技術情況下，為了在用戶網傳送多路寬帶業務（如CATV），采用頻率調制的頻分多路復用的模擬光纖通信方式。

如果只傳輸一個基帶信號，則將此信號直接送到光發送機進行光強度調制即可，但傳輸距離可能只有幾千米。如果在希望較長距離上傳輸，則要先采用脈沖頻率調制（PFM），然后再送到光發送機進行光強調制。由于采用PFM后，改善了傳輸信噪比，故中繼距離可達20km以上，而且可以加裝中間再生中繼器，其傳輸總長度可達50～100km。

b.數字光纖通信系統

數字光纖通信系統是光纖通信的主要通信方式。數字通信的優點是：抗干擾能力強，使用再生技術時噪聲積累少，易于集成以減少設備的體積和功耗，轉接交換方便，利于與計算機結合等。數字通信的缺點是：所占的頻率寬，而光纖的帶寬比金屬傳輸線要寬許多，彌補了數字通信所占頻帶寬的缺點。光纖通信在接收和發送時，在光電轉換過程中所產生的散粒效應噪聲和非線性失真較大。但若采用數字通信，中繼器采用判決再生技術，噪聲積累少。因此，光纖通信采用數字傳輸成了最有利的技術。目前在人類社會進入信息社會的時代，各國在公用通信網中的長途干線和市內局間中繼線路，均紛紛采用數字光纖通信系統作為主要傳輸方式，以便實現傳輸網的數字化。

（2）按波長和光纖類型分類

按波長和光纖類型分類，光纖通信系統可分為四類。

a.短波長（0.85μm左右）多模光纖通信系統

該系統通信容量一般為480路以下（速率在34Mbit/s以下），中繼段長度為10km以內，發送機的光源為鎵鋁砷（GaAlAs）半導體激光器或發光二極管，接收機的光電探測器為硅光電二極管（Si-PIN）或硅雪崩光電二極管（Si-APD）。

b.長波長（1.31μm）多模光纖通信系統

該系統通信速率一般為34～140Mbit/s，中繼距離為25km或20km以內，所用光源為銦鎵砷磷（InGaAsP）半導體多縱模激光器或發光二極管，光電檢測器為鍺雪崩光電二極管（Ge-APD）或鎵鋁砷光電二極管（GaAlAs-PIN）和鎵鋁砷雪崩光電二極管（GaAlAs-APD）。

c.長波長（1.31μm）單模光纖通信系統

該系統通信速率一般為140～565Mbit/s，中繼距離可達30～50km（140Mbit/s），光源為銦鎵砷磷（InGaAsP）單縱模激光器，這種激光器在直流工作時為單縱模，但在高速調制時為多縱模。

d.長波長（1.55μm）單模光纖通信系統

該系統通信速率一般為565Mbit/s以上，由于調制速率高會產生模分配噪聲，限制了大容量長中繼距離的傳輸，因此要采用零色散位移光纖和動態單縱模激光器。

四、光纖通信的特點與應用

在目前的通信領域，光纖通信得以廣泛的應用和發展，是由其自身的特點所決定的。下面著重討論光纖通信的特點和應用。

1.光纖通信的特點

光纖通信之所以受到人們的極大重視，是因為和其他通信手段相比，具有無與倫比的優越性。

（1）傳輸頻帶極寬，通信容量很大

從理論上講，一根僅有頭發絲粗細的光纖可以同時傳輸100億個話路。雖然目前遠未達到如此高的傳輸容量，但用一根光纖同時傳輸50萬個話路（40Gbit/s）的試驗已經取得成功，它比傳統的同軸電纜、微波等要高出幾千倍乃至幾十萬倍以上。一根光纖的傳輸容量如此巨大，而一根光纜中可以包括幾十根直至上千根光纖，如果再加上波分復用技術把一根光纖當作幾十根、幾百根光纖使用，其通信容量之大就更加驚人了。

（2）由于光纖衰減小，無中繼設備，故傳輸距離遠

由于光纖具有極低的衰減系數（目前已達0.25dB/km以下），若配以適當的光發射、光接收設備以及光放大器，可使其中繼距離達數百千米甚至數千千米。這是傳統的電纜（1.5km）、微波（50km）等根本無法與之相比擬的。

（3）光纖抗電磁干擾，保密性好

波在光纖中傳輸時只在其芯區進行，基本上沒有光“泄漏”，因此其保密性能極好。

（4）耐化學腐蝕，適應能力強

適應能力強是指它不怕外界強電磁場的干擾、耐腐蝕、可撓性強（彎曲半徑大于250mm時其性能不受影響）等。

（5）光纖尺寸小，重量輕，便于傳輸和鋪設

光纜的敷設方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設，又可以水底或架空敷設。

（6）光纖是石英玻璃拉制成形，原材料來源豐富，并節約了大量有色金屬

制造石英光纖的最基本原材料是二氧化硅，而二氧化硅在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的，因此其潛在價格是十分低廉的。

（7）光纖通信同樣也存在著如下缺點：

a.光纖彎曲半徑不宜過??；

b.光纖的切斷和連接操作技術復雜；

c.分路、耦合麻煩。

光纖元件價格昂貴，且光纖質地脆、彎曲半徑大、易因屈曲而損毀、機械強度低、布線時需要小心及需要專門的切割及連接工具，光纖的接續、分路及耦合比銅線麻煩等，但這些都不是嚴重的問題，隨著科技的發展這些問題都可以獲得解決。

2.光纖通信的應用

光纖通信以其信息容量大、保密性好、體積小、重量輕、無再生中繼距離長等優點得到廣泛應用，其應用領域遍及通信、交通、工業、醫療、教育、航空航天和計算機等行業，并正在向更廣更深的層次發展。光纖通信的應用正給人類的生活帶來深刻的影響與變革，光纖通信是當今世界上發展最快的領域之一，也是我國與國際先進水平差距最小的一個領域。光纖通信首先應用于市內電話局之間的光纖中繼線路，繼而廣泛地用于長途干線網上，成為寬帶通信的基礎。光纖通信尤其適用于國家之間大容量、遠距離的通信，包括國內沿海通信和國際長距離海底光纖通信系統。對于光纖通信網，我們可以把它分成三個層次，一是長途干線網，它是遠距離的；二是城域網，它由一個大城市中的很多光纖用戶組成；三是局域網，比如一個單位、一個大樓、一個家庭。

光纖通信的應用主要體現在：

（1）光纖在公用電信網間作為傳輸線。由于光纖損耗低、容量大、直徑小、重量輕和敷設容易，所以特別適應作市內電話中繼線及長途干線線路，這是光纖的主要應用場合。

（2）局域網中的應用。這是一種把計算機和智能終端通過光纖連接起來，實現工廠、辦公室、家庭自動化的局部地區數字信息網。

（3）光纖寬帶綜合業務數字網及光纖用戶線。光纖通信的發展方向是把光纖直接通往千家萬戶。在我國已敷設了光纖長途干線及光纖市話中繼線，目前除發展光纖局域網外，還要建設和發展光纖寬帶綜合業務數字網以及光纖用戶線。光纖寬帶綜合業務數字網除開辦傳統的電話、高速數據通信外，還開辦可視電話、可視會議電話、遙遠服務以及閉路電視、高質量的立體聲廣播等業務。

（4）作為危險環境下的通信線。諸如發電廠、化工廠、石油庫等場所，對于防強電、防輻射、防危險化工產品流散、防火災、防爆炸是非常重要的。因為光纖不導電，沒有短路危險，通信容量大，故最適合這類系統。

（5）滿足不同網絡層面的應用。為適應光傳送網向更高速率、更大容量、更長距離方向發展，光纖通信不同層次網絡對光纖要求也不盡相同。在核心網層面、城域網層面、局域網層面，光纖通信都得到了廣泛的應用。

（6）應用于專網。光纖通信主要應用于電力、公路、鐵路、礦山等通信專網，例如電力系統是我國專用通信網中規模較大、發展較為完善的專網。隨著通信網絡光纖化趨勢進程的加速，我國電力專用通信網在很多地區已經基本完成了從主干線到接入網向光纖過渡的過程。目前，電力系統光纖通信承載的業務主要有語音、數據、寬帶業務和IP等常規電信業務；電力生產專業業務有保護、安全自動裝置和電力市場化所需的寬帶數據等?？梢哉f，光纖通信已經成為電力系統安全穩定運行以及電力系統生產生活中不可缺少的一個重要組成部分。

五、光纖通信技術的發展現狀及發展趨勢

1.光纖通信技術的現狀

光纖通信的發展依賴于光纖通信技術的進步。目前，光纖通信技術已有了長足的發展，新技術也不斷涌現，進而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

（1）波分復用技術

波分復用WDM（Wavelength Division Multiplexing）技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源。根據每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器（合波器），將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作是互相獨立的（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。自從20世紀末波分復用技術出現以來，由于它能極大地提高光纖傳輸系統的傳輸容量，因此迅速得到了廣泛的應用。

為了解決超大容量、超高速率和超長中繼距離傳輸問題，密集波分復用DWDM（Dens Wavelength Division Multiplexing）技術成為國際上的主要研究對象。DWDM光纖通信系統極大地增加了每對光纖的傳輸容量，經濟有效地解決了通信網的瓶頸問題。據統計，目前商用的DWDM系統傳輸容量已達400Gbit/s。以10Gbit/s為基礎的DWDM系統已逐漸成為核心網的主流。DWDM系統除了波長數和傳輸容量不斷增加外，光傳輸距離也從600km左右大幅度擴展到2000km以上。

與此同時，隨著波分復用技術從長途網向城域網擴展，粗波分復用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術應運而生。CWDM的信道間隔一般為20nm，通過降低對波長的窗口要求而實現全波長范圍內（1260～1620nm）的波分復用，并大大降低光器件的成本，可實現在0～80km內較高的性能價格比，因而受到運營商的歡迎。

（2）光纖接入技術

光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵。光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱FTTx。

FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入。因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。我國在“863”項目的推動下，開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網，包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型，也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式，發展勢頭良好。不少城市制訂了FTTH的技術標準和建設標準，有的城市還制訂了相應的優惠政策，這些都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。

在FTTH應用中，主要采用兩種技術，即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術，亦可稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的MC（媒介轉換器）實現用戶和局端的直接連接，可以為用戶提供高帶寬的接入。目前，國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬，對大中型企業用戶來說，是比較理想的接入方式。

xPON意味著包括多種PON的技術，例如APON（也稱為BPON）、EPON（具有GE能力的稱為GEPON）以及GPON。APON出現最早，我國的“863”項目也成功研發出了APON，但由于諸多原因，APON在我國基本上沒有應用。目前用得比較多的是EPON中的GEPON，我國的GEPON依然屬于“863”計劃的成果，而且得到廣泛的應用，還出口到日本、歐洲、東南亞等海外一些國家和地區。GPON由于芯片開發出來比較晚，相對不是很成熟，成本還偏高，所以，起步較晚，但在我國已經開始有所應用。由于其效率高、提供TDM業務比較方便，有較好的QoS保證，所以，很有發展前景。EPON和GPON各有優缺點，EPON更適合于居民用戶的需求，而GPON更適合于企業用戶的接入。

2.發展趨勢

對光纖通信而言，超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標，而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。

（1）超大容量、超長距離傳輸技術

波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有很大的應用前景。目前，1.6Tbit/s的WDM系統已經大量商用，同時，全光傳輸距離也在大幅度擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用（OTDM）技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率提高傳輸容量，其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。

僅靠OTDM和WDM來提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大大提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此，現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術中。歐共體的RACE計劃和美國正在執行的ARPA計劃在發展寬帶全光網中都部署了WDM和OTDM混合傳輸方式，以提高通信網絡的帶寬和容量。WDM/OTDM系統已成為未來高速、大容量光纖通信系統的一種發展趨勢，兩者的適當結合應該是實現Tbit/s以上傳輸的最佳方式。實際上，最近大多數超過3Tbit/s的實驗都采用了時分復用（TDM、OTDM、ETDM）和WDM相結合的傳輸方式。

（2）光孤子通信

光孤子是一種特殊的皮秒（ps）數量級上的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而，經過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

在光孤子通信領域內，由于其具有高容量、長距離、誤碼率低、抗噪聲能力強等優點，光孤子通信備受國內外的關注，并大力開展研究工作。美國和日本處于世界領先水平。美國貝爾實驗室已經成功實現了將激光脈沖信號傳輸5920km，還利用光纖環實現了5Gbit/s、傳輸15000km的單信道孤子通信系統和10Gbit/s、傳輸11000km的雙信道波分復用孤子通信系統；日本利用普通光纜線路成功地進行了超高20Tbit/s、遠距離1000km的孤立波通信，日本電報電話公司推出了速率為10Gbit/s、傳輸12000km的直通光孤子通信實驗系統。在我國，光孤子通信技術的研究也有一定的成果，國家“863”研究項目成功地進行了OTDM光孤子通信關鍵技術的研究，實現了20Gbit/s、105km的傳輸。近年來，時域上的亮孤子、正色散區的暗孤子、空域上展開的三維光孤子等，由于它們完全由非線性效應決定，不需要任何靜態介質波導而備受國內外研究人員的重視。

光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術、減少ASE、光學濾波，使傳輸距離提高到100000km以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出。當然，實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題，但目前已取得的突破性進展使我們相信，光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中，尤其在海底光通信系統中，有著光明的發展前景。

（3）全光網絡

全光網絡是光纖通信技術發展的最高階段，也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化，但在網絡結點處仍采用電器件，限制了目前通信網干線總容量的進一步提高。因此，真正的全光網成為一個非常重要的課題。

全光網絡以光節點代替電節點，節點之間也是全光化，信息始終以光的形式進行傳輸與交換，交換機對用戶信息的處理不再按比特進行，而是根據其波長來決定路由。

全光網絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性，并能提供巨大的帶寬、超大的容量、極高的處理速度、較低的誤碼率，網絡結構簡單，組網非常靈活，可以隨時增加新節點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然，全光網絡的發展并不可能獨立于眾多通信技術之外，它必須要與因特網、ATM網、移動通信網等相融合。

目前全光網絡的發展仍處于初級階段，但它已顯示出了良好的發展前景。從發展趨勢上看，形成一個真正的、以WDM技術與光交換技術為主的光網絡層，建立純粹的全光網絡，消除電光瓶頸已成未來光纖通信發展的必然趨勢，更是未來信息網絡的核心，也是通信技術發展的最高級別。目前，光纖通信已成為一種最主要的信息傳輸技術，迄今尚未發現可以取代它的更好的技術。從現代通信的發展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發展的主流。人們期望的真正的全光網絡的時代也會在不遠的將來如愿到來。