光纖通信技術分析

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1、光纖通信的發展和現狀

美籍華人高錕在1966年發表的學術論文中預見了可用于通訊的低損耗的光纖，從此敲開了光纖通信這個領域的大門，引發了人們的高度關注。隨后美國的康寧公司在1970年首次研制成功損耗為20dB/km的光纖。2000年時的光纖通信系統的傳輸容量較之于1980年，有了將近一萬倍的提升，并且過去的10年中傳輸速度也大約提高了100多倍，光纖的衰減系數在波長為1．55μm時為最小值。已經做到0．16db/km接近理論極限值0．15db/km，這使得光纖能夠廣泛用于通信系統。在很多發達國家，在經濟中占主導地位的是生產光纖通信產品的行業。一項統計資料顯示，僅光纜產品這一項，1995年的世界市場上就有大約80億美元的銷售額，到2000年時，這一數據已達150億美元。到了1998年底僅單模光纖的銷售量就達到km，隨著光纖產量的不斷增加，價格也呈現出逐年下降的趨勢，同時也推動了光纖新技術的研發和不同領域的應用，使光纖產業的發展不斷向前。

2、光纖通信的優點

(1)傳輸頻帶寬、通信容量大我們知道載波頻率越高通信容量越大，因目前使用的光波頻率比微波頻率高～倍，所以通信容量約可增加～倍。(2)損耗低、中繼距離遠目前使用的光纖均為SiO2石英，要減少光纖損耗主要是靠提高玻璃纖維的純度來達到。由于目前制成的SiO2玻璃介質的純度極高，所以光纖的損耗極低，在光波長=1．55μm附近，損耗有最低點為0．2dB/km，已接近理論極限值。因為光纖的低損耗，所以中繼距離可以變得很長，有助于減少通信中繼站的建設，不但能讓成本變低還能讓通信質量得到提升。例如，對于400Mbit/s速率的信號，光纖通信系統無中繼傳輸距離達到72km以上，而同樣速率的同軸電纜的通信系統，無中繼距離卻僅為幾千米。(3)抗電磁干擾能力強光纖的材料是由絕緣的石英材料制成，不受電磁場的影響，抗腐蝕性強，并且絕緣性非常好。所以光纖的一個重要特點是傳輸的光信它不受自然界的閃電雷擊的損壞和太陽黑子活動的影響，也不受人為的電磁干擾。同時可以在強電磁干擾的高壓線路周圍和煤礦、油田等危險易爆的環境中使用。新型的復合光纖架空地線是電力傳送系統與光纖組合而成的通信光纜，已經在電力通信系統中起到了很重要的作用。(4)泄露少、保密性好電磁波在傳輸的過程中，會因為泄漏干擾到其他的各個傳輸通道，導致信息被竊取，保密性不夠。當光波在光纖中傳輸時，光纖結構很好的保護住了光信號，而光纖的不透明包層會吸收任何泄漏的光線，即便在轉彎處，漏出的光波也十分微弱，在轉彎地段也沒辦法被竊聽，如果沒有專門的工具光纖不能被分接，所以信息在光纖中傳輸非常安全。保密性好的特點不管是對政治，經濟，軍事都具有很重要的意義。

3、基本光纖傳輸系統

從原理上看，光纖通信系統是由光發信機、光收信機、光纖或光纜、中繼器、光纖連接器、耦合器等無源器件組成的。(1)光發射機的主要功能是把輸入的電信號轉換為光信號，實現電/光轉換，并用耦合技術把光信號最大限度的注入光纖線路。它是由光源、驅動器和調制器所組成。光發射機的最重要的核心是光源，光發射機的特性主要取決于光源的特性。要求光源的輸出功率足夠大，調制頻率夠高。(2)光纖線路的主要功能是把來自光發射機的已調光信號，盡可能小的畸變發送給光接收機，完成傳遞信息的任務。它是由光纖、光纖接頭、光纖連接器組成。其中，光纖是光纖線路的最主要的部分，接頭和連接器等無源器件是不可或缺的器件。其中中繼器是由光源、光檢測器、和判決再生電路組成的。它有兩個重要作用，一是補償光信號在光纖中傳輸時的衰減，有再次放大的作用。另外一個是對失真的波形脈沖整形、再定時。光纖線路的性能主要由光纜內光纖的傳輸特性所決定的。要求傳輸的損耗、色散都要小，并且要有足夠的機械性能和環境性能。(3)光接受機是實現光/電轉換的光器件，由光檢測器和放大器組成。其主要功能是把光纖線路中輸出、產生畸變和衰減的微弱光信號轉換為電信號。并經過其后的電接收機放大和處理后恢復成基帶電信號。靈敏度是光接收機的主要參數，其衡量了接收機質量的綜合指標，反映了接收機調整大最佳狀態時接收微弱信號的能力。

4、光纖通信的應用發展趨勢

伴隨著光聯網，三網融合等產業的發展，光纖通信技術在通信信息領域中得到了空前的發展。對于光纖通信技術來說，容量大、距離長、速度高一直是它的優點，同時也是人們所追求的東西，光纖通信發展的最高階段是全光網，也是理想階段。

5、總結

光通信技術作為信息技術的重要支持平臺，是當代社會信息傳輸技術中重要手段之一，在未來的信息社會中將會起到重要的作用。同時網絡社會的到來，對現代光纖通信技術又提出了更高的要求。我們必須盡快了解光纖通信技術的應用現狀，大力促進光纖信息傳輸技術向更高層次的發展。我相信，光纖通信技術在將來一定會取代其他的信息傳輸的方式，成為信息通信領域中的主流技術。

作者:趙振華 陳劍 單位:河南大學