一九七O年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。后来逐渐发展到性能更好、寿命达几万小时的异质结条形激光器和现在的分布反馈式单纵模激光器（DFB）以及多量子阱激光器（MQW）。光接收器件也从简单的硅PIN光二极管发展到量子效率达90％的Ⅲ-Ⅴ族雪崩光二极管APD。 从光纤通信系统看：
正是光纤制造技术和光电器件制造技术的飞速发展，以及大规模、超大规模集成电路技术和微处理机技术的发展，带动了光纤通信系统从小容量到大容量、从短距离到长距离、从低水平到高水平、从旧体制（PDH）到新体制（SDH）的迅猛发展。 七六年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通信系统。码率为45Mb/s，中继距离为10 km。
八0年，多模光纤通信系统商用化（140Mb/s），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。
九0年，单模光纤通信系统进入商用化阶段（565Mb/s），并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDH）的技术标准。
九三年，SDH产品开始商用化（622Mb/s以下）。 九五年，2.5Gb/s的SDH产品进入商用化阶段。 九六年，10Gb/s的SDH产品进入商用化阶段。
九七年，采用波分复用技术（WDM）的20Gb/s和40Gb/s的SDH产品试验取得重大突破。
此外，在光孤子通信、超长波长通信和相干光通信方面也正在取得巨大进展。 总之，从一九七0年到现在虽然只有短短不到三十年的时间，但光纤通信技术却取得了极其惊人的进展。用带宽极宽的光波作为传送信息的载体以实现通信，这一几百年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用仅是其潜在能力的2％左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发利用。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、更高阶段方向发展。
1.3 光纤通信优点
光纤通信之所以受到人们的极大重视，这是因为和其它通信手段相比，具有无以伦比的优越性。 1. 通信容量大
从理论上讲，一根仅有头发丝粗细的光纤可以同时传输1000亿个话路。虽然目前远远未达到如此高的传输容量，但用一根光纤同时传输24万个话路的试验已经取得成功，它比传统的明线、同轴电缆、微波等要高出几十乃至上千倍以上。
一根光纤的传输容量如此巨大，而一根光缆中可以包括几十根甚至上千根光纤，如果再加上波分复用技术把一根光纤当作几根、几十根光纤使用，其通信容量之大就更加惊人了。 2. 中继距离长
由于光纤具有极低的衰耗系数（目前商用化石英光纤已达0.19dB/km以下），若配以适当的光发送与光接收设备，可使其中继距离达数百公里以上。这是传统的电缆（1.5km）、微波（50km）等根本无法与之相比拟的。因此光纤通信特别适用于长途一、二级干线通信。据报导，用一根光纤同时传输24万个话路、100公里无中继的试验已经取得成功。此外，已在进行的光孤子通信试验，已达到传输120万个话路、6000公里无中继的水平。因此，在不久的将来实现全球无中继的光纤通信是完全可能的。 3. 保密性能好
光波在光纤中传输时只在其芯区进行，基本上没有光“泄露”出去，因此其保密性能极好。 4. 适应能力强
适应能力强是指，不怕外界强电磁场的干扰、耐腐蚀，可挠性强（弯曲半径大于25厘米时其性能不受影响）等。 5. 体积小、重量轻、便于施工维护
光缆的敷设方式方便灵活，既可以直埋、管道敷设，又可以水底和架空。 6. 原材料来源丰富，潜在价格低廉
制造石英光纤的最基本原材料是二氧化硅即砂子，而砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的。因此其潜在价格是十分低廉的。
2 光纤与光缆
2.1 光纤的构造
光纤呈园柱形，它由纤芯、包层与涂敷层三大部分组成，如图2所示。
图
2 光纤的构造
2. 纤芯
纤芯位于光纤的中心部位（直径d1约9～50微米），其成份是高纯度的二氧化硅，此外还掺有极少量的掺杂剂如二氧化锗，五氧化二磷等，掺有少量掺杂剂的目的是适当提高纤芯的光折射率 （n1） 。 3. 包层
包层位于纤芯的周围（其直径d2约125微米），其成份也是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。而掺杂剂（如三氧化二硼）的作用则是适当降低包层的光折射率（n2），使之略低于纤芯的折射率。 4. 涂敷层
光纤的最外层是由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成的涂敷层，其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性。一般涂敷后的光纤外径约1.5厘米。
2.2 光纤的分类
目前光纤的种类繁多，但就其分类方法而言大致有四种，即按光纤剖面折射率分布分类，按传播模式分类、按工作波长分类和按套塑类型分类等。
此外按光纤的组成成份分类，除目前最常应用的石英光纤之外，还有含氟光纤与塑料光纤等。
1. 按折射率分布分类──阶跃光纤与渐变光纤 ① 阶跃光纤
所谓阶跃光纤是指：在纤芯与包层区域内，其折射率分布分别是均匀的，其值分别为n1与n2，但在纤芯与包层的分界处，其折射率的变化是阶跃的，如图3所示。
图
3 阶跃光纤的折射率分布
其折射率分布的表达式为：
阶跃光纤是早期光纤的结构方式，后来在多模光纤中逐渐被渐变光纤所取代（因渐变光纤能大大降低多模光纤所特有的模式色散），但用它来解释光波在光纤中的传播还是比较形象的。
而现在当单模光纤逐渐取代多模光纤成为当前光纤的主流产品时，阶跃光纤结构又作为单模光纤的结构形式之一。 ② 渐变光纤
所谓渐变光纤是指：光纤轴心处的折射率最大（n1），而沿剖面径向的增加而逐渐变小，其变化规律一般符合抛物线规律，到了纤芯与包层的分界处，正好降到与包层区域的折射率n2相等的数值；在包层区域中其折射率的分布是均匀的即为n2。如图4所示。
图
4 渐变光纤的折射率分布
（2.1） n2 其中：
n1为光纤轴心处的折射率 n2为包层区域折射率 a1为纤芯半径
称之为相对折射率差
至于渐变光纤的剖面折射率为何做如此分布，其主要原因是为了降低多模光纤的模式色散，增加光纤的传输容量，详见§2.4部分。 2. 按传播模式分类──多模光纤与单模光纤 传播模式概念
我们知道，光是一种频率极高（331014赫兹）的电磁波，当它在波导──光纤中传播时，根据波动光学理论和电磁场理论，需要用麦克斯韦式方程组来解决其传播方面的问题。而通过繁琐地求解麦氏方程组之后就会发现，当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种乃至几百种传播模式进行传播，如TMmn模、TEmn模、HEmn模等等（其中m、n=0、1、2、3、??）。其中HE11模被称为基模，其余的皆称为高次模。 ① 多模光纤
当光纤的几何尺寸（主要是纤芯直径d1）远远大于光波波长时（约1微米），光纤中会存在着几十种乃至几百种传播模式。不同的传播模式会具有不同的传播速度与相位，因此经过长距离的传输之后会产生时延，导致光脉冲变宽。这种现象叫做光纤的模式色散（又叫模间色散）。
计算多模光纤中传播模式数量的经典公式为
当V=38时，多模光纤中会存在三百多种传播模式。
，其中V为归一化频率。例如
模式色散会使多模光纤的带宽变窄，降低了其传输容量，因此多模光纤仅适用于较小容量的光纤通信。
多模光纤的折射率分布大都为抛物线分布即渐变折射率分布。其纤芯直径d1，大约在50微米左右。 ② 单模光纤
根据电磁场理论与求解麦氏方程组发现，当光纤的几何尺寸（主要是芯径）可以与光波长相比拟时，如芯径d1在5～10微米范围，光纤只允许一种模式（基模HE11）在其中传播，其余的高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。
由于它只允许一种模式在其中传播，从而避免了模式色散的问题，故单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量的光纤通信。
其实，准确地讲要实现单模传输，必须使光纤的诸参量满足一定的条件，即其归一化频率V ≤ 2.4048。 因为
所以可以解得光纤的纤芯半径应满足下式才能实现单模传输：
其中：