无线通信使用电磁波，进一步归纳，使用光纤的有线通信方式和电磁波的无线通信方式，本质上都是利用光的通信，统称为光通信。其中，以光纤为媒介的有线通信，即光纤通信。
那么，为什么会使用光纤作为通信媒介，并成为特别是长距离通信的主流呢？
能成为通信的传输媒介，主要评估两个指标：传输距离和信息容量。
其中传输距离与损耗是密切相关的，当然是损耗越低越好。同轴电缆的传输损耗达十几db每公里，而光纤的损耗要低的多，据最新g.654e光纤，在1550nm窗口的衰减已经达到0.17db/km以下，这将有利于400g光纤通信系统的部署，也是海底通信传输媒介的最佳选择。
另一个因素“信息容量”，也就是通信容量。这里，通信容量是指在单位时间内传输的数据量，频率越高，意味着在单位时间内能够传输的数据量就越大，通信容量也就越大。一般通信电缆最高使用频率约106hz，光纤工作频率在1014-1015hz之间。可以看出，光纤的频率要高出几倍。
对于光纤通信来说，我们一般用比特率与距离的积即bl积（bit rate-distance product）表示，其中b为比特率，l为中继间距。它的单位是百万赫兹×千米（mhz×km），使用这两个值的乘积做为指针的原因是通常这两个值不会同时变好，而必须有所取舍。
因此，可以看得出来，光纤做为传输媒介是相当大的优势，特别是光纤还有很强的抗电磁抗干扰性，这在后面另说。
解释了为什么光纤会成为有线通信中传输媒介的首选。下面我们来看看为了实现光纤通信，这么多年无数的科学家主要做了哪些事情。
还是基于上面的通信模型来说。对光纤通信来说，通信模型变为：
上面这个系统中，主要的器件是涉及收发光源的激光器；中间的传输媒介则是光纤以及为了增强传输距离的光放大器。
激光器方面，光源有三种：半导体激光器、半导体发光二极管和非半导体激光器。在实际的光纤通信系统中，用的比较多的是半导体激光器，即为激光二极管，记作ld。它是前苏联科学家h.γ.巴索夫于1960年发明的。半导体激光器的结构通常由p区、n区和形成双异质结的有源区构成，工作波长在700-900nm之间。
稍后几年，工作在1200-1650nm的铟镓砷磷激光器在贝尔实验室里研制成功，为光纤通信找到了更合适的光源。使得光纤通信中的波分传输技术等得以发展。同时光接收端的器件，也从pin光二极管发展apd雪崩二极管，取决于具体应用场景场景。
对于光纤，可能大家都比较熟悉了，老话常谈。取得突破性理论进展是华裔科学家高锟发表的《光频率介质纤维表面波导》的论文，让光纤做为传输媒介成为了可能。
后来，美国的康宁公司（成立于1851年的老牌玻璃制造厂，曾第一个制造爱迪生发明电灯的玻璃灯泡），低调启动研发且在1970成功制作出约20db/km的光纤。而后没多久，康宁公司制造出了一条损耗低至4db/km的多模光纤，从此把光纤通信从理论推向了应用。下面简单看看光纤损耗的降低速度有多快：
- 1970年：20db/km
- 1972年：4db/km
- 1974年：1.1db/km
- 1976年：0.5db/km
- 1979年：0.2db/km
上面说到现在的商用的g.654e光纤的损耗已经达到0.17db/km以下了。下面附上一张光纤损耗图以方便理解。
光纤通信是工作在光纤的低损耗区域的，也就是一定的波长范围内的。为了能传输更远的距离，就需要在中间某个位置对信号进行放大（有电中继和光中继两种，这里说的是光中继）。这就好比，咱们长途开车，需要在服务区给汽车加油或者充电一个道理一样。有的车要加92号，有的车要加95号，有的车是充电的。对光纤通信的长距离传输系统来说，主流密集波分系统dwdm，它主要工作在c波段。那么有什么物质可以给c波段的信号“加油”呢？
这跟爱迪生发明灯泡一样，科学家就在元素周期表中“挖啊挖”，终于在1985年的时候，英国南安普顿大学首先研制成功，即掺铒光纤放大器edfa，由掺铒光纤（长约10-30m）和泵浦光源构成。其中的掺铒光纤是在纯的光纤中掺入了少量的稀土元素铒(er)离子，然后通过泵浦光与铒离子的受激辐射，对光信号进行放大。
有了以上主要三个方面的铺垫，光纤通信系统，才得以发展和推动。第一个光纤通信系统是美国搞的，码率为45mb/s，中继距离为10km。1980年，美国又搞出了140mb/s的多模光纤通信系统。1989年，建成了世界上第一条跨太平洋的海底光缆系统，1993年，sdh技术产品开始商业化部署，1997年，波分wdm技术20gb/s和40gb/s产品取得重大突破。
可以看得出光纤通信的演进速度是相当快的。到如今，我们仍然在想办法提升光纤通信系统的传输容量。我在以前的文章中也专门说过，主要是基于香农公式，现在的主要手段下面几个。
我们以高速公路系统类比。
一是提高单波速率，让汽车跑的更快一些，波分系统已经从10g，40g，100g，当前大规模部署的200g，以及即将规模部署的400g传输系统。往后再就是800g，1.2t等，这同时也对频谱有了更高的要求。
二是调制格式，高阶调制可以大大提升频谱效率。
三是频谱扩展方向。当单波发展到400g及以上时，需要更宽的频谱资源。当前对于400g来说，在波特率130gbaud左右时，波道带宽将达到最大150ghz，这好比在高速公路上，跑了一辆超大型车，原来的小汽车只要50ghz车道，现在要150ghz宽了。因此，为了又能传输80波甚至96波/120波，这就需要更宽的频谱。现在已经做到c l的扩展，频谱带宽达到12thz。