分析光纤通信技术发展

分析光纤通信技术发展

林景文

广东汉恒电通科技有限公司

摘要：随着科学技术的迅猛发展，通信领域内的各种新型技术悄无声息的进行着演化，光纤通信技术的出现给通信领域带来了一场革命，使利用光纤作为传输媒介实现光传输变为了现实，并且通信技术的快速发展，光纤通信的应用范围将更加广泛，其相关技术的发展也将受到更广泛的关注。

关键词：光纤通信；通信系统；发展

一、光纤通信技术概述

光纤通信技术，即利用光波作为信息载体，使用光导纤维作为传输媒介进行信号传输，达到信息的传递，其中光导纤维由纤芯，包层和涂层组成，利用纤芯和包层的折射率不同，实现光信号在纤芯内的全反射进一步实现光信号的传输。从原理上看，光纤通信系统由光源，光发射机，光纤，光接收机和光检波器构成，光纤通信系统可以分为模拟光纤通信系统和数字光纤通信系统，其中数字光纤通信系统应用更为广泛，所有数字光纤通信系统都是以一连串的“0”和“1”组成的比特流方式进行通信。数字光纤通信系统的原理是，在信号的发送端将所要发送的信息进行A/D转换，利用转换后的数字信号调制光源器件，经调制后的光源器件会发出携带信息的光波，即当数字信号为“1”时，光源器件发送一个光脉冲，当数字信号为“0”时，光源器件不发送脉冲，光波经光纤传输后到达接收端，在接收端，光接收机通过光检波器检测所需信号，再进行D/A转换，恢复为原来的信息，完成信息的一次传递。

二、光纤通信的优点

（1）传输频带宽、通信容量大

我们知道载波频率越高通信容量越大，因目前使用的光波频率比微波频率高～倍，所以通信容量约可增加～倍。

（2）损耗低、中继距离远

目前使用的光纤均为SiO2石英，要减少光纤损耗主要是靠提高玻璃纤维的纯度来达到。由于目前制成的SiO2玻璃介质的纯度极高，所以光纤的损耗极低，在光波长=1.55μm附近，损耗有最低点为0.2dB/km，已接近理论极限值。因为光纤的低损耗，所以中继距离可以变得很长，有助于减少通信中继站的建设，不但能让成本变低还能让通信质量得到提升。例如，对于400Mbit/s速率的信号，光纤通信系统无中继传输距离达到72km以上，而同样速率的同轴电缆的通信系统，无中继距离却仅为几千米。

（3）抗电磁干扰能力强

光纤的材料是由绝缘的石英材料制成，不受电磁场的影响，抗腐蚀性强，并且绝缘性非常好。所以光纤的一个重要特点是传输的光信它不受自然界的闪电雷击的损坏和太阳黑子活动的影响，也不受人为的电磁干扰。同时可以在强电磁干扰的高压线路周围和煤矿、油田等危险易爆的环境中使用。新型的复合光纤架空地线是电力传送系统与光纤组合而成的通信光缆，已经在电力通信系统中起到了很重要的作用。

（4）泄露少、保密性好

电磁波在传输的过程中，会因为泄漏干扰到其他的各个传输通道，导致信息被窃取，保密性不够。当光波在光纤中传输时，光纤结构很好的保护住了光信号，而光纤的不透明包层会吸收任何泄漏的光线，即便在转弯处，漏出的光波也十分微弱，在转弯地段也没办法被窃听，如果没有专门的工具光纤不能被分接，所以信息在光纤中传输非常安全。保密性好的特点不管是对政治，经济，军事都具有很重要的意义。

三、光纤传输系统

（1）光发射机的主要功能是把输入的电信号转换为光信号，实现电/光转换，并用耦合技术把光信号最大限度的注入光纤线路。它是由光源、驱动器和调制器所组成。光发射机的最重要的核心是光源，光发射机的特性主要取决于光源的特性。要求光源的输出功率足够大，调制频率够高。

（2）光纤线路的主要功能是把来自光发射机的已调光信号，尽可能小的畸变发送给光接收机，完成传递信息的任务。它是由光纤、光纤接头、光纤连接器组成。其中，光纤是光纤线路的最主要的部分，接头和连接器等无源器件是不可或缺的器件。其中中继器是由光源、光检测器、和判决再生电路组成的。它有两个重要作用，一是补偿光信号在光纤中传输时的衰减，有再次放大的作用。另外一个是对失真的波形脉冲整形、再定时。光纤线路的性能主要由光缆内光纤的传输特性所决定的。要求传输的损耗、色散都要小，并且要有足够的机械性能和环境性能。

（3）光接受机是实现光/电转换的光器件，由光检测器和放大器组成。其主要功能是把光纤线路中输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号。并经过其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号。灵敏度是光接收机的主要参数，其衡量了接收机质量的综合指标，反映了接收机调整大最佳状态时接收微弱信号的能力。

四、光纤通信技术的发展

4.1光纤光缆技术

我国光纤通信技术的发展，大概可以分为单模光缆，接入网光缆，室内光缆，通信光缆，塑料光缆五个阶段，每一个阶段的发展都代表着我国光纤通信技术的进步。从最初的普通单模光缆，其对光源的频谱宽度与稳定性都有较高的要求，到完全无金属光缆，塑料光缆，其传输速度比较快，而且成本低，再到今天的产业化的全波光纤，可以实现低损耗，低色散的传输，极大的提高了传输容量，每一次光缆技术的革命都是光纤通信技术的进一步提高。

4.2光复用技术

复用技术是为了提高通信线路的通信容量，而采用的在同一条传输线路同时传输多路不同信号的技术。光复用技术一般分为光波分复用和光时分复用两种，光纤波分复用技术是指在同一条光纤上运用多束激光进行不同波长传输的一种光波技术，其根据每一条信道光波的频率或波长不同，在发送端通过合波器将不同波长的光波合为一束波进行传输，在接收端利用分波器将几种的光波再分别输入各个分系统，并经过进一步处理，恢复出原信号。光时分复用，是指把一条复用信道分成若干个时隙，每个基带数据光脉冲流分配占用一个时隙，然后将多条基带信号复用成高速光数据流信号进行传输，光纤时分复用即将高速的各支路数据流直接复用进光域，产生极高比特率的合成光数据流，进行数据传输。

4.3光交换技术

光交换技术是指在光域内用光纤来进行网络数据，信号传输的交换传输技术。光交换技术可以分为光路交换技术与分组交换技术，光路交换又可分为时分交换方式，空间分交换方式和波分交换方式三种。光时分交换方式原理与电子学的时分交换原理基本相同，均采用信号时隙互换而完成交换，不过光时分交换是在光域内完成的。光空间交换方式基本原理是通过控制交换节点的状态实现输入端与输出端的连接与断开，进一步完成光信号的交换。光波分交换采用光波长互换原理，即通过信号检波器检测所需要的光信号波长，并将其调制到另一波长上进行传输，光波分交换充分利用了光路的宽带特性，不需要高速率交换，技术上比较容易实现。由于各种光交换技术均有其各自的优点，因此将几种光交换技术结合在一起可以更好的发挥其优势，即形成了复合型光交换技术，复合型光交换技术在未来将得到更广泛的应用。

4.4光纤接入技术

光纤接入技术是实现将信息从主干网传入用户的关键技术。为了实现信息的高速率传输，满足普通用户的需求，不仅要有宽带的主干传输网络，用户接入部分更是关键，根据光纤到达的位置不同，可以分为FTTH（光纤到户），FTTB（光纤到楼），FTTC（光纤到路边），FTTCab（光纤到交接箱）等不同的应用，统称FTTx，。在FTTH中，主要采用点到点的P2P技术和点到多点的PON技术，P2P技术主要采用媒介转换器实现用户和局部的直接连接，为用户提供宽带的接入。PON技术称为无源光网络，可以与其他技术结合，如与以太网结合产生EPON，与同步数字体系结合产生GPON，与异步传输技术结合产生APON，各种结合技术个有利弊，在未来的光纤通信系统中需用事实证明哪种技术更好。

结束语：

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。而且光纤通信技术得到了快速的发展，光纤通信的许多技术由理论知识变为了现实。可以说，光纤技术已成为新世纪的全新技术的核心，它不仅成为了现代通信的主要传输手段，而且还应用于生活中各个领域。随着光纤通信技术的进一步发展，必将对整个通信领域产生巨大的影响，促使通信领域的进步，甚至影响着整个社会经济的发展。

参考文献：

[1]辛化梅，李忠.论光纤通信技术的现状及发展2015.9

[2]毛谦.我国光纤通信技术发展的现状和前景2011.2

[3]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来2013.7