光纤通信系统是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素有光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。

光纤通信系统主要由光发射机、传输光纤(光缆)和光接收机3个部分组成。

光发射机是将带有信息的电信号转换成光信号，将光信号送入光纤。

光纤(光缆)是光纤通信系统中光波传输的介质。

光接收机是将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的放大等处理以后，再送给电信号处理系统(如交换机、路由器等)进行处理。此外，光纤通信系统还包括一些辅助系统，如光放大器、光复用器、光解复用器、光调制器等，以提高系统的性能和可靠性。

光发射机的作用是将从复用设备送来的HDB3信码变换成NRZ码;接着将NRZ码编为适合在光缆线路上传输的码型;最后再进行电/光转换，将电信号转换成光信号并耦合进光纤。此外，光发射机系统还涉及到光电器件和微电子电路两个部分，它们通常被制作在不同的材料上，然后通过常规方法在一块介质基板上实现。因此，发射机的实现就不仅是两个部件的最佳研制结果，还应包括它们之间的耦合。另外，在常规方式中，器件的封装和器件之间的连线会产生一定的寄生电感、电容，而且最终的器件体积大、价格也居高不下。实验表明，在高达2.5Gb/s高速率调制的情况下，发射机电路中的寄生参数对性能有显著的影响。因此，缩短两部件间的间距，减小寄生参数的影响，是提高性能的关键所在。

传输光纤是光纤通信系统中光波传输的介质。光纤的结构可以分为三层：中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)，最外是加强用的树脂涂层。光纤的种类有很多，根据传输模式的不同，可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤的芯径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。此外，光纤还可以根据折射率分布的不同，分为阶跃型光纤和渐变型光纤。阶跃型光纤的纤芯和包层的折射率是均匀的，而渐变型光纤的纤芯折射率随着半径的增加而减小。

在光纤通信系统中，光纤的主要作用是将光信号从一个地方传输到另一个地方，以实现信息的传递。光纤具有传输频带宽、信号损耗低、抗干扰能力强、重量轻等优点，因此在现代通信系统中得到了广泛的应用。

光接收机的作用是以最小的附加噪声及失真，恢复出光纤传输后由光载波所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。光发射机发射的光信号经传输后，不仅幅度衰减了，而且脉冲波形也展宽了，光接收机的作用就是检测经过传输的微弱光信号，并放大、整形、再生成原传输信号。

在光纤通信系统中，光接收机的性能直接影响到整个系统的传输质量和可靠性。光接收机的主要技术指标包括灵敏度、动态范围、误码率等。灵敏度是指光接收机能够检测到的最小光信号功率，动态范围是指光接收机能够正常工作的光信号功率范围，误码率是指光接收机在接收信号时发生错误的概率。为了提高光接收机的性能，可以采用一些先进的技术，如光电一体化技术、数字信号处理技术等。此外，光接收机的设计和制造也需要考虑到成本、体积、功耗等因素。

光纤通信系统行业设计方案需要考虑以下几个方面：

网络拓扑结构：根据实际需求，设计出合适的网络拓扑结构，包括点到点、环形、星形、树形等。不同的拓扑结构有不同的特点和适用场景，需要根据实际情况进行选择。

光纤传输技术：选择合适的光纤传输技术，包括SDH、WDM、OTN等。不同的光纤传输技术有不同的传输速率、传输距离和传输方式，需要根据实际需求进行选择。

光器件选择：根据实际需求，选择合适的光器件，包括光源、光检测器、光放大器等。不同的光器件有不同的性能和适用场景，需要根据实际情况进行选择。

网络管理系统：设计出合适的网络管理系统，对光纤通信系统进行监控和管理。网络管理系统需要能够实现故障诊断、性能监测、网络安全等功能，以确保光纤通信系统的正常运行。

网络安全措施：设计出合适的网络安全措施，保护光纤通信系统的安全。网络安全措施需要能够实现数据加密、访问控制、防火墙等功能，以确保光纤通信系统的安全性。

系统集成和测试：对设计出的光纤通信系统进行集成和测试，确保系统的稳定性和可靠性。系统集成和测试需要考虑到系统的各个部分之间的协调性和兼容性，以确保系统的正常运行。