光纤通信是利用光纤作为传输介质，将信息以光的形式进行编码、调制、发送、接收和解码的一种通信方式。光纤通信具有传输容量大、损耗小、抗干扰性强、安全性高等优点，是现代通信技术的重要组成部分。
本文主要介绍了光纤通信的原理及其发展，光纤通信的物理学基础，光纤的传输理论和特性，光源和光发射机，光检测器和光接收机，光纤通信系统的组成、设计和工程，以及SDH技术、WDM技术、光放大和色散补偿技术等高新技术在光纤通信中的应用。
光纤通信的原理及其发展
光纤通信的基本原理是利用光源产生的激光或半导体发光二极管（LED）产生的发光二极管（LD）作为信息载波，通过调制器对其进行调制，将电信号转换为光信号，然后通过耦合器将光信号输入到光纤中，在光纤中传输一定距离后，通过分路器或放大器进行分支或放大，最后通过检测器将光信号转换为电信号，并进行解调和恢复。
光纤通信的发展历史可以分为四个阶段：
1.第一阶段（1960-1970年）：激光和低损耗玻璃光纤的发明，为光纤通信提供了基本条件。
2.第二阶段（1970-1980年）：半导体激光器和PIN、APD等高速高灵敏度的检测器的出现，以及单模光纤和无源器件的研制成功，使得光纤通信系统的速率和距离得到显著提高。
3.第三阶段（1980-1990年）：同步数字体系（SDH）和波分复用（WDM）技术的发展，以及掺铒光纤放大器（EDFA）和色散补偿器件的应用，使得光纤通信系统的容量和可靠性进一步增强。
4.第四阶段（1990年至今）：相干技术、孤子技术、全光网络技术等新型技术的出现，以及DWDM、OTN、ROADM等新型设备和网络架构的建立，使得光纤通信系统进入了超大容量、超长距离、超高速率、超高灵活性的新时代。
光纤通信的物理学基础
要了解光纤通信的工作原理，需要掌握一些光的基本性质和规律，包括：
1.光的反射、折射和全反射：当光从一种介质进入另一种介质时，会发生反射和折射现象，反射角等于入射角，折射角与入射角的关系由斯涅耳定律描述。当光从高折射率的介质进入低折射率的介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射现象，即所有的光都被反射回原来的介质。光纤的导光原理就是利用了全反射现象。
2.光的干涉和衍射：当两束或多束相干光相遇时，会发生干涉现象，即光强在空间上呈现出周期性的变化。当光通过小孔或绕过障碍物时，会发生衍射现象，即光强在空间上呈现出不规则的变化。干涉和衍射现象可以用惠更斯-菲涅尔原理或麦克斯韦方程组来解释。
3.光的偏振：偏振是指光波电矢量在垂直于传播方向的平面内的振动状态。根据电矢量的振动形式，可以将偏振分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。偏振可以通过偏振器、双折射晶体、菲涅尔反射等方式产生或改变。偏振在相干通信、偏振分复用等方面有重要应用。
4.光的吸收、色散和散射：当光在介质中传播时，会遇到吸收、色散和散射等影响因素。吸收是指光能被介质转化为其他形式的能量，导致光强减小。色散是指光速度随着波长或频率的不同而变化，导致信号失真。