（AT&T Bell Laboratories）

1976年1月，AT&T贝尔实验室在亚特兰大进行了一次光纤系统试验，目的是在接近野外现场条件的环境下评价光纤技术，并提供一个集中于探索技术发展的系统。值得注意的商业应用开始于五年之后，而在再后五年中迅速增长。截至1986年1月，AT&T已运出了大大超过一百万公里的成缆光纤和十万套以上的发射器/接收器。应用范围包括数字电话交换局中连接各种设备的短的数据传输线，以至横贯大陆和洲际之间的大容量传输系统。

总的来说，光纤技术发展得比早期的大部分预测都要快。本文是将在FOC78会议上发表的一篇文章按新的情况改写。在原来文章的引句之后，说明现在的情况并加以评论。

技 术

光纤

“在λ=9微米处损耗为2.6 dB/km的硼硅酸锗多模光纤已被制备出来。”虽然上述损耗已接近在该波长所能达到的最小值，还是发生了相当多变化。例如，为亚特兰大试验所制的光纤，在λ=0.82 μm的损耗是4.7±1 dB/km（平均值土标准离差）。成缆效应引入1.3 dB/km的附加损耗。现在工厂生产的光纤，在λ=1.3 μm的损耗是0.35±0.05 dB/km。关键的因素不仅在于在较长波长所得到的较低损耗，而且在于现在生产中所得到的性能密集分布。成缆的附加损耗也被消除了。

还应注意，作为早期试验光纤中一种成分的硼，在第一批生产光纤中已被弃除。因此这些光纤也可适用于长波长。事实上，某些早期的短波长（0.8 μm）系统，通过在1.3 μm应用波分复用而使容量得到增加。

光缆

“为了便于对包含很多光纤的光缆进行成批连接，带状结构的光缆正受到重视。”现在，带状结构光缆和松束光缆（商品名为Lightpack）都有生产。成批连接（刻槽硅片阵列连接器）以及单根光纤连接对带状和松束光缆都可使用。一般来说，发展的趋势是增大传输容量和降低光缆中的光纤数。

连接器

“和双锥形插座配合的精密成形锥形插头已获得很大的成功。”现在，在AT&T以外还有好几家供应者制造双锥形连接器，它被广泛使用于单模和多模系统中。对于单模应用，在制造锥形插头时要附加一道加工工序，以达到所要求的同心度。对于多模应用，AT&T还制成了较小的套管型连接器以及基于刻槽片设计的多光纤连接器。

激光器

“最近，环境温度为22℃时的外推平均无故障时间已达到一百万小时以上过去，早期的增益引导（gain-guided）短波长激光器的可靠性变化相当大，而且自振荡使调制速率被限制在每秒几百兆比特以下。现在的折射率引导（index-guided）长波长激光器，虽然制造起来更难一些，却更稳定，可以在更高速率调制，而且具有单一的横模，能有效地耦合到单模光纤中。获得单纵模（单一频率）的技术也有了进展；这技术对于取得特别高的数据率和非常长的中继距离是十分重要的。在一些试验中，速率为8 Gb/s的无中继传输距离已达70 km，4 Gb/s时已达117 km。

发光二极管

“高辐射率的Burrus发光二极管可靠性比激光器大，但最大距离带宽乘积受到较大的限制。”LED现在仍然比激光器更简单，更可靠，对温度更不敏感，而且更便宜。关于LED的调制速率能力，以及适用于单模光纤的边发射结构，都有了显著的进展。在应用边发射LED和单模光纤的试验中，速率为565 Mb/s时的无中继距离已达15 km，速率为140 Mb/s时则已达35 km。

应 用

大城市电话局之间的干线

“…大城市电话局之间的干线是最早证实光纤的经济价值的应用。”AT&T在1980年于亚特兰大布设了它的第一个商用的大城市光纤系统，而在过去六年间美国许多大城市区域也有广泛应用。

“…较低的传输速率意味着光缆和光电子器件的费用由较少的信道分担，因此对光纤和电子线路的成本要求更严格。而在较高的速率，对光纤色散的要求更严格。当然，还应有对于大容量的需要，线路也要足够长以抵偿多路调制器的费用。研究指出，45 Mb/s（每对光纤672路数字电话）是一个经济的折衷。”最初的45 Mb/s系统是用短波长（0.82—0.87 μm）和多模光纤的，但很快就演变到容量更大的长波长单模光纤系统。由于多模光纤带宽的提高（更好地控制折射率梯度），它可以实现较高的容量（90及180 Mb/s）。但更高的容量（417 Mb/s以上）只有单模光纤才能实现。在降低多路调制器成本方面，以及设计高度的模块式结构方面已取得重大进展（它们都有赖于电子线路更高水平的集成），这就使得大容量传输对较短距离的应用来说也仍然是经济的。应当注意，趋向于更高容量的传输，意味着与较低容量相比，需要较少的光纤和较少的光源与探测器。结果是光学器件销售量增长较慢，因而光学器件成本降低也较慢，这又进一步促使人们去使用大容量传输。

长距离

“对于长距离传输，经济上的考虑将把光纤系统推向更高的比特率并要求更长的中继距离。”AT&T的第一个光波系统是纽约和华盛顿特区之间的东北走廊系统，它在1983年1月完全投入使用。传输速率是90 Mb/s，波长是0.825 μm，用的是多模光纤，中继站之间相隔7 km。光缆设计得可以在较长波长使用，以便利用波分复用来增加其容量。原来的计划是，在相同的中继距离上增加两条90 Mb/s的信道条使用0.876 μm的激光器，另一条使用1.3 μm的LED。由于光纤的损耗和带宽比规定的性能更好，加上激光器和电子线路的进步，使得可能实现一个更富吸引力的扩大计划。单单增加了一条在的180 Mb/s信道，一个隔一个地使用原来的中继站。这样，增加的再生器的数目只是原计划数的四分之一，就使每一光纤的容量增大到270 Mb/s（4032个数字话音线路）。

1986年1月AT&T Communication已把FT-Series G系统在约3000（路 · 公里）上投入服务。这个单模系统最初的传输速率是417 Mb/s（6048个数字话音线路），中继距离约为40 km。对于给定的总容量和距离，FT-Series G（工作在417 Mb/s）相对于最初的FT3C系统，所需要的再生器数目减少50倍。已计划将FT-Series G提高到1.7 Gb/s串行传输，而在1986年初，已在一条FT-Series G线路上，成功地进行了1.7 Gb/s传输的野外试验。

环路（LOOP）

“光纤系统可以用在环路的馈送部分（feeder portion），与用户运载系统相结合。”事实上，AT&T的第一个商用光纤系统是1979年在康涅狄格州特仑布尔用在环路馈送部分的。从1983年引入光纤SLC系统开始，环路馈送的应用相当广泛。1985年，用户环路运载系统占了美国环路增加量的40%，其中约一半采用光纤传输。许多环路馈送应用多模光纤和led在1.3 μm传输，但也有转到单模光纤的动向。

“将来，对于需要大带宽的应用，光纤可能直接通到顾客的建筑物里去。”的确，光纤在商业建筑内已有广泛的应用，在这些建筑物内的局部地区网（LAN）应用也在增长。LAN中一般都采用多模光纤，而且越来越多地采用AT&T的芯径62.5μm，外径125 μm，数值孔径0.29的光纤，它是特别为了与LED联用而优化设计的。光纤直接通到居民用户还未被普遍证明是经济的，但应用于CATV正在调研之中。

海底

“单模光纤容许更高的脉冲速率（没有模式色散）。对于水底光缆系统，这一点是特别重要的。我们正在研究用于海底的0.9微米单模光纤系统的可行性。”由于增大中继距离的重要性，这方面的努力很快就转到1.3 μm上。建议在1988年投入使用的横贯大西洋光缆（TAT-8）和横贯太平洋光缆（Hawaii4/Trans Pac3）已委托给AT&T的SL海底光纤系统。1986年在卡那里群岛进行了SL系统的短距离试验。这是光纤通信技术进步以及对它的信心的一个公告，说明这一技术已经能够承担要求十分严格的海底应用。

展望

“贝尔电话实验室正在积极从事研究的三个重要领域是单模光纤，波长更长的光源和探测器，以及集成光学。”目前除了很短的低速数据传输线以外，已经几乎完全过渡到长波长（1.3 μm）和单模光纤。许多研究现正集中到1.55 μm波长，那里光纤损耗更低（约0.2 dB/km），中继距离可以更长。已设计出在1.55 μm具有最低色散的新光纤结构（色散偏移光纤和宽带光纤），还有各种获得单一波长激光辐射的结构。后者打开了用常规单模光纤在1.55 μm进行波分复用的可能性。而真正的相干光源容许相干检测（外差或零差），不仅有希望得到更灵敏的接收器，而且有希望得到对大量信道实行波分复用的能力。

“最后，集成光学提供了在单片上实现多种线路功能的潜力。这些微小的器件将可直接对光信号进行处理。”虽然确实已经取得不少研究进展，但这一领域离我们还很远。到目前为止，光纤应用主要还是点与点之间的，所有的信号处理功能都是在光电变换之后用电子学方法完成的。技术进步已经不仅能开始对光信号进行处理（放大，开关，多路传输），而且把这些功能联接起来还能构成真正的光网络，只有当光子学（photonics）对基本网络结构发生影响，而不仅仅是提供高速传输的能力时，光子技术和系统才能真正地取得它们应有的地位。