若按信号的复用方式来进行分类，可分为频分复用系统(FDM)、时分复用系统(TDM)、波分复用系统(WDM)和空分复用系统(SDM)。所谓频分、时分、波分和空分复用，是指按频率、时间、波长和空间来进行分割的光通信系统。应当说，频率和波长是紧密相关的，频分也即是波分，但在光纤通信系统中，由于波分复用系统分离波长是采用光学分光元件，它不同于电通信中一般采用的滤波器，所以许多人仍将两者分成两个不同的系统。
若按光电探测方式来进行分类，可分为直接探测光通信系统和相干探测光通信系统。直接探测是将光作为粒子，即光子来处理的；而相干探测则是将光作为波，即光波来处理的。
若按传输距离的长短来进行分类，可分为长距离干线光纤通信系统、中短距离局间光纤通信系统和短距离用户光纤通信系统。长距离干线光纤通信系统一般是几百公里、上千公里、甚至几千公里陆地或跨洋海底光纤通信系统。局间光纤通信系统一般只有几公里或几十公里。随着光纤光缆成本的下降，光缆甚至可以直接到用户，这种超短距离使用的用户光纤通信系统一般只有几十米到几百米，同时这种超短距离使用的光纤通信系统在光纤传感通信方面也是有相当广阔的应用前景的。
四、光纤通信的特点
光通信和普通的电通信相比，有许多独特的优点：
1．光通信使用光载波的信息容量特别大
我们曾经指出，光波和一般电磁波相比，它的频率更高，波长更短。例如，对于波长λ为0.6μm的红光，其频率高达5×1013Hz。而一般电磁波的频率为3×105Hz～3×108Hz，即使电磁波中波长更短的微波，其频率也仅为1010Hz。我们知道，在载波通信中，如果载波的频率越高，则它的信息容量就越大。或者简单地说，它容许通话的路数就越多。如果用光波作载波，由于光波的频率很高，所以它的信息容量就非常巨大。我们可以这样简单来估算一下光通信中光载波的信息容量：一个标准电话话路所占的频带宽度为3kHz，即带宽△f为3×103Hz，而光载波的频率为5×1013Hz。因此，从理论上讲，对于频分复用(FDM)光通信系统，它能容许的最多的通信话路的路数N=f/△f=5×1013/3×103=1.25×1011。即可以通1250亿路电话。若用它来传电视，因一路电视的带宽△f为6×106Hz，即6MHz，通过同样简单的计算可以知道，它可以传送108路，即1亿路电视。这几乎是令人难以置信的神仙数字。这是激光刚一问世就令科学家们欢欣鼓舞的重要原因之一。但这只是理想的情形，事实上由于许多技术上的困难，是不可能达到这样高的信息容量的。不过无论如何，信息容量大的确是光通信的一个非常突出的优点。
2．光纤通信中光纤的带宽宽，传输数据速率高
光通信系统中，除了要求使用的光载波的信息容量大而外，还需传输介质的频带宽度也要宽，否则信息容量就会受到信道传输介质的频带宽度的限制。在光纤通信中，传输介质是光纤。光纤的特点之一就是它的带宽非常宽，可达几千兆赫兹乃至更高，比一般的通信电缆的频带宽度要宽得多。所谓信道传输介质的频带宽度，可以通俗形象地将它比作公路的路面宽度。公路的路面宽，自然允许通过的车流量就大。正因为如此，现在有人将光纤通信系统比喻为信息高速公路，在这种信息高速公路上，不仅允许通过的“车”流量，即信息容量大，而且允许许多占“公路”的路面很宽的“大车”，即占频带宽度很宽的信号通过。比如在前面所举的例子中，一个标准电话话路所占的频带宽度为3kHz，即带宽△f为3×103Hz，它只相当于一辆自行车所占的公路的路面宽度，而一路电视的带宽△f为6×106Hz，即6MHz，它将占用1500路(6×106Hz/3×103Hz)电话话路所占的频带宽度。简直象是一辆特大的卡车，它所占路面宽度相当于1500辆自行车所占路面宽度。尽管如此，由于光纤的带宽非常宽，即使对这样占频带很宽的信号，它也是不在乎的。另外，正是由于光纤的带宽非常宽，所以它还特别适合于进行数字通信。数字通信具有中继过程中噪声不累加、噪声可以压制到任意小等优点，是一种先进的通信方式。但是数字通信所占传输信道的带宽较宽，也就是说，它的优点是以牺牲信道带宽为代价的。由于光纤带宽很宽，因此它完全能够承受这种牺牲。在数字通信中，是以每秒能传输的比特(bit)数，即0或1的个数，来表示它的信息流最或信息容量的。很明显，每秒能传输的比特数越高，0或1所占的时间间隔就越小，或者简单地说，它要求信号脉冲越窄。而信号脉冲越窄，它所占的信道的带宽就越宽。由于光纤的带宽非常宽，所以它允许将光脉冲信号压缩得很窄。在光纤数字通信中，它允许每秒传送的比特数非常高，可达上千兆比特。换句话说，光纤传送的数据速率(每秒比特数)很高。需要说明的是，光纤传送的数据速率高和光的传播速度快是两个概念。光的传播速度和电磁波的传播速度是一样的，不存在所谓快和慢的问题，在介质中它们的速度都为c/n，其中n介质的折射率。有人把传送速度快看作是光纤通信的优点，这实际上是一种误解。光纤的折射率n一般约为1.5，即传播速度约每微秒200m，这几乎是恒定的值。而光纤的数据传送速率则是以每秒能传输的比特数来表示的。
3．光纤损耗低，中继距离长
由于传输介质对光的吸收和散射，光纤总有一定的损耗存在，使光信号通过光纤后变得越来越弱。由于技术和制作工艺的进步，目前已使光纤损耗降至很低，每公里仅零点几乃至零点零几分贝(dB)。因此，光纤通信系统的中继距离可以非常长，一般几十公里乃至上百公里才需中继放大一次。这是电缆根本无法与之相比的。一般电缆的损耗是以百米为单位来计算的，每百米几分贝甚至十几分贝。在电缆通信系统中，中继距离仅一两公里。所以光纤通信特别适合于长距离干线通信，包括跨洋海底通信。由于目前光纤的损耗降得越来越低，以至于光纤的损耗已不再是阻碍中继距离加长的主要和关键因素，因此，许多中继距离受光纤损耗限制的光纤通信系统，现已变成受光纤带宽限制的光纤通信系统了。因为受光纤带宽限制，光脉冲会变宽。当传送数据速率高时，脉冲之间间隔很小，若在传输过程中因为受光纤带宽的限制而使脉冲宽度变宽，会导致前后脉冲无法分辨。在这种情况下，即便光纤损耗再低，到达终点的脉冲幅度再大，也是无法分辨的。这就是受光纤带宽所限制的光纤通信系统。因此，为了增大中继距离，降低光纤损耗和扩展光纤带宽，两者是缺一不可的。
4．光纤通信的保密性好，不易被窃听
由于在传输过程中光纤是将光信号束缚在光纤芯内传播的，光信号向外辐射、泄漏极小，光纤之间串音很小，在传输途中很难被窃听，所以光纤通信保密性很好。这在国防、军事、经济上都有重要意义。
5．光纤通信的抗电磁干扰能力强
一般的电磁辐射的频谱，和光波的频谱相距甚远，它不会叠加到光信号上或混入光信号中，也很难进入光纤芯内影响光信号的传送，而光电探测器又只对一定波段上的光频信号才响应，对一般的电磁波不响应，因此，光纤通信抗电磁干扰能力很强。这使光纤通信系统特别适合于在有强烈电磁干扰的地区或场合中使用，诸如电力系统、电气化铁道中的通信系统、计算机系统中使用。这一优点是一般电缆通信无法比拟的。
6．光纤通信系统的绝缘性能好
由于光纤是由不导电的二氧化硅等材料制成，因此它的绝缘性能好。这使得光纤通信系统特别适合于在强电系统中使用。
7．在光纤通信系统中不存在接地和共地的问题
接地和共地的问题，在通信和电子仪器设备中，是非常重要而麻烦的问题。由于在光纤通信系统中不存在接地和共地的问题，这在两端电位差较大而又无法共地的系统中，诸如在一些高压电力测试、监测系统中进行通信或传感，是很有用的。
8．采用光纤通信系统有巨大的经济意义
光纤的主要材料是二氧化硅，二氧化硅在地球上资源十分丰富。而电缆主要材料是金属铜，相比之下铜较稀少，价格较贵。因此，在光纤通信系统中使用光纤可节省大量的铜材。另外，因光纤通信系统信息容量很大，故平均每个话路的价格就比较便宜。所以采用光纤通信系统在经济价值上是非常有意义的。
9．光纤通信系统的化学稳定性好，寿命长
由于光纤的主要材料是二氧化硅，所以它比以铜为材料的电缆抗化学腐蚀和氧化等性能强，特别适宜在有腐蚀的区域，如化工厂等地区使用。因此光纤通信系统的化学稳定性好，寿命长。
10．光纤的尺寸小，重量轻
光纤的尺寸小，重量轻，因此光纤通信系统特别适合在一些空间有限的地方使用，如船舰、飞机、车辆、火箭、导弹等场合使用，这在国防军事上有十分重要的意义。
光纤通信的优点不可能一一列举完，但仅从以上分析，已足以说明它是一种非常有前途的通信方式。事实上，近二十多年来，光纤通信已在全世界范围得到迅速发展，已经在各个领域得到了广泛的应用。
五、光纤通信的展望
在整个光纤通信的发展过程中，可将光纤通信的发展方向大致归纳为下面几个方面：
1．光纤通信系统从小容量、中容量朝大容量或超大容量方向发展
开始是基群(2038Mh/s)，二次群(8.338Mb/s)，三次群(33.368Mb/s)和四次群(139.263Mh/s)，后来发展到280Mh/s，560Mb/s，现在发展到1.12Gb/s和2．23Gb/s乃至8Gb/s。更高传输速率的系统实验也正在积极进行。传输速率越高，光脉冲越窄。于是要求光纤的带宽越宽，光源的调制速度越高，光源的谱线宽度越窄，光电探测器的响应也要越快。
2．光纤通信系统从多模光纤向单模光纤以及单模单偏振光纤即保偏光纤方向发展。
随着光纤通信系统容量不断增大，中继距离不断增长，不仅要求光纤的损耗要越来越低，而且要求光纤的色散也要越来越小。光纤的色散主要分为模间色散、材料色散和波导色散。模间色散是多模光纤中产生色散的主要因素。采用单模光纤就不存在模间色散的问题。对于单模光纤来说，特别有意义的是由于材料色散和波导色散可能相互抵消，而在1．32μm附近出现所谓光纤的“零色散点”。另外，研究表明，在1.55μm附近光纤的损耗比1.3μm附近还要低，因此又出现将零色散点从1.3μm向1.55μm方向移动的所谓色散飘移型光纤和兼顾色散和损耗两者的所谓色散平滑型光纤。由于波长越短，散射损耗越大，因此为了减小瑞利散射所产生的固有损耗，光纤有可能向2μm～10μm的超长波段方向发展。对于这种超长波长的光纤，光纤的连接耦合问题也较容易解决。再有，随着相干光通信的发展，要求光纤能保持光的偏振方向，保证相干探测效率。因此，保偏光纤也是一个重要研究方向。
3．光纤通信系统的中继距离越来越长
光纤通信系统的中继距离受光纤损耗和带宽两个因素的限制。因此，光纤通信系统分为受损耗限制的光纤通信系统和受带宽限制的光纤通信系统。由于光纤损耗不断降低，光纤带宽不断增宽，使得光纤通信系统的中继距离越来越长，从十来公里一个中继站发展到几百公里一个中继站。有人估计，若采用超长波长相干光通信系统，可实现跨洋无中继通信。
4．光纤通信系统向波分复用系统方向发展
波分复用是光纤通信系统中的一种特殊的复用方式，采用波分复用可以充分利用光纤宽阔的低损耗区域，在不改变现有的已安装好的光纤通信线路的基础上，可以很容易成倍地提高系统光纤通信系统的容最。
5．光纤通信系统向相干光通信方向发展
目前大多数光纤通信系统采用的都是直接探测方式，在相干光通信中将采用相干探测方式。相干探测方式的最大优点是能提高光通信系统接收机的探测灵敏度。相干探测可分为自差法和外差法两种。为了实现相干光通信，要求光源是相干性很好、谱线很纯、频率很稳定的单频激光器；光纤应是单模单偏振的保偏光纤；还需要性能很好的光隔离器、偏振控制器等等。
6．光纤通信系统向全光通信方向发展
全光通信是指所有的信号都是用光学的方法来进行处理，不需要把它们变成电信号来进行处理。随着光纤放大器的出现，中继方式由光—电—光方式变为光—光方式，即在中继器中不需要先用光电探测器将光信号解调成电信号来进行处理。
7．光纤通信系统向孤子光通信方向发展
随着光纤损耗不断下降，光信号幅度的衰减将越来越不成其为限制通信系统中继距离的关键制约因素；相反，由于各种色散而造成的光脉冲在传播过程中的脉冲展宽却成为限制通信距离的关键因素。孤子是一种孤立波，它在传播过程中没有能量弥散，特别是超短激光脉冲，它通过光纤传输时将没有任何色散而保持脉冲形状不变，这在长距离光纤通信中是非常有吸引力的一种通信方式。
8．光纤通信系统向网络通信方向发展
有人将0.87μm短波长光纤通信系统称为第一代光纤通信系统，将1.0pm波长光纤通信系统称为第二代光纤通信系统，将1.55μm波长光纤通信系统称为第三代光纤通信系统，将相干光光纤通信系统称为第四代光纤通信系统，而将具有光纤放大器的全光通信光纤通信系统称为第五代光纤通信系统，现在正向着第四、第五代实用化方向发展。
光纤通信正在蓬勃发展。我国幅员辽阔、人员众多，需要交换的信息量极大，光纤通信具有广阔的应用前景。目前，电话在家庭中已十分普及，我国急需铺设大量的光纤通信系统这样的高速信息公路，使我们迅速赶上世界先进水平，实现现代化。
（四）光电显示技术
一、光电显示器件的种类与性能
1．足义和种类
