什么是光通信？它的优势及设备有哪些？

光通信分为有线光通信和无线光通信两种，其中有线光通信即光纤通信，而无线光通信是一种将光通信技术和无线通信技术相结合的宽带无线传输与接入技术，它以光波作为载波，以大气、水或外层空间为信道进行信息传递，又称为自由空间光通信FSO(Free Space Optical Communication)。FSO系统主要是由发射系统、信道与接收系统构成。

无线光通信的终端是由激光器、光放大器、光学收发天线、探测器、调制\解调器、编码\解码器和APT子系统等组成。通常情况下，无线光通信采用LED或激光作为发射器，利用光电器件接收信号并转换成电信号，在接受端完成数据解码。无线光通信系统由发射器和接收器两部分组成。发射器通常使用LED或激光二极管来产生光信号，并通过光学透镜将其聚焦到一个小区域内，形成所谓的光“载体”(optical carrier)。信息信号通过调制光负载从而被传输到接收端。在接收端，光信号被光检测器接收，并转换成与发送端信号相同的电信号。数据解码后就可以得到原始信息。无线光通信终端是无线光通信系统的核心部件，负责实现电/光转换和光/电转换，以及数据的编码和解码等功能。

无线光通信的传输速率受到多种因素的影响，如激光器的调制速率、大气衰减、天气条件等。目前，一些先进的无线光通信系统已经可以实现Gbps级别的传输速率。例如，日本的NTT公司在2019年展示了一种基于1550nm波长的无线光通信系统，该系统在晴朗的天气条件下可以实现10Gbps的传输速率，而在多云的天气条件下也可以实现2Gbps的传输速率。此外，美国的一家公司也在2020年展示了一种基于红外波段的无线光通信系统，该系统可以实现10Gbps的传输速率，并且可以在雾霾、雨雪等恶劣天气条件下正常工作。

一、什么是光通信?

光通信是利用光信号进行信息传输的通信方式。它是一种高速、大容量、低损耗、抗干扰能力强的通信方式，已成为现代通信领域的重要技术之一。在光通信中，光源将信息转换为光信号，通过光纤进行传输，接收端再将光信号转换为电信号进行解码。光通信广泛应用于电信、互联网、数据中心、医疗、广电等领域。随着技术的不断进步，光通信的传输速率和容量不断提高，为人们的生活和工作带来更多的方便。

光通信的优点：

(1)通信容量巨大

理论上，一根光纤可以同时传输100亿个话路，目前同时传输50万个话路的试验已经成功，比传统同轴电缆、微波等高出几千乃至几十万倍。

(2)中继距离长

光纤具有极低的衰耗系数，配以适当的光发送、光接收设备、光放大器、前向纠错等技术，可使其中继距离达数千公里以上，而传统电缆只能传送1.5km，微波50km，根本无法与之相比。

(3)适应力强

具有不怕外界强电磁场干扰、耐腐蚀等优点。

(4)保密性能好

(5)体积小、重量轻

光通信缺点：

(1)光纤结构较为脆弱，机械强度差，需要保护

(2)光纤的切断和连接操作技术要求高

(3)分路、耦合操作较为繁琐

二、光通信的发展历史

20世纪60年代，光通信开始发展，并且在未来几十年中得到了迅速发展。以下是光通信的关键历史节点：

1960年代，光通信的发展始于1960年代，最初是通过空气中的激光束进行点对点的通信。

1970年代初期，光通信开始用于长距离的电话通信，但光纤材料的制造和光源技术的进步仍然是主要难点。

1980年代，光通信进入了高速发展期。随着光纤材料的制造和光源技术的不断改进，光通信的传输速率和传输距离都得到了显著提高。

1990年代，光通信技术得到了广泛应用，尤其是在互联网的发展中起到了重要作用。1997年，全球光通信市场价值超过100亿美元。

2000年代，光通信技术进一步提高了传输速率和传输距离，如Wavelength Division Multiplexing(WDM)技术，可以在一根光纤上同时传输多个不同波长的光信号，大大提高了光纤的传输容量和效率。

2010年代，光通信技术已经成为现代通信领域不可或缺的一部分，广泛应用于电话、宽带、移动通信等领域。同时，光通信技术也开始应用于智能家居、智能交通、智能家居等领域。

三、光通信的原理

光通信利用光的传输特性，将信息转换为光信号，通过光纤进行传输，然后再将光信号转换为电信号进行解码。光通信的主要设备包括光源、光纤、光接收器等组成。光源可以是激光器或发光二极管等，通过电信号控制光源的开关和光的强度，产生光脉冲信号。这些信号经过光纤传输到达接收端，经过光接收器将光信号转换为电信号。

四、光通信应用场景

电信领域：光通信技术已经成为电信领域的重要技术之一，广泛应用于电话、宽带、移动通信等领域。

数据中心：数据中心需要高速、大容量的数据传输，光通信技术可以满足这一需求，提高数据传输速率和容量。

医疗领域：光通信技术可以用于医疗诊断和治疗，如光学相干断层扫描(OCT)技术可以用于眼科、皮肤科等领域的诊断。

光通信(OpTIcal CommunicaTIon)是以光波为载波的通信方式。增加光路带宽的方法有两种：一是提高光纤的单信道传输速率;二是增加单光纤中传输的波长数，即波分复用技术(WDM)。

未来传输网络的最终目标，是构建全光网络，即在接入网、城域网、骨干网完全实现“光纤传输代替铜线传输”。骨干网和城域网已经基本实现了全光化，部分网络发展较快的区域，也实现了部分的接入层的光进铜退。

光通信就是使用光，向对方传输信息的技术。

光通信的基本结构

我们身边的电脑和手机，通过电信号“0和1”发送信息。光通信是由将电信号转换成光信号的“发送机”、将光信号转换成电信号的“接收机”，以及传输光的回路“光纤”也就是由光源、光纤传输、光接收构成。

1. 光源：光通信系统中的光源通常使用激光器。激光器产生的单色、相干、狭谱特性的光束能够在光纤中传输较长距离而不会明显衰减。

2. 光纤传输：光纤是用来传输光信号的介质。它由一个或多个细长的玻璃或塑料纤维组成，可以将光信号以全内反射的方式沿着纤芯传输。光纤具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰等特点，适合长距离传输和高速通信。

3. 光接收：光接收器负责将传输过来的光信号转换为电信号，以便被接收设备处理。光接收器通常包含光探测器和前置放大器等元件，能够高效地将光信号转换为电信号。

光通信的优点

1. 高带宽：相比传统的铜缆传输，光纤具有更高的带宽，可以支持大量数据的传输，满足日益增长的通信需求。

2. 低损耗：光在光纤中的传输损耗较小，能够实现长距离的传输。相比之下，铜缆传输会受到电阻、导线长度等因素的影响而引起信号衰减。

3. 抗干扰性强：光信号在光纤中传输不容易受到电磁干扰的影响，相对于铜缆传输，在高密度电子设备和电磁噪声环境下具有更好的抗干扰性。

4. 安全性高：光信号在传输过程中很难被窃听，使得光通信具有较高的安全性，适用于一些对通信保密性要求较高的场景。

5. 小尺寸、轻重量：光纤的体积小、重量轻，便于安装和维护，特别适用于需要布置较多设备的场合。

6. 长寿命：光纤材料的寿命较长，使用寿命可达数十年以上，减少了设备更换和维护的成本。