光纖通信的優越性及發展研究

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摘要：在我國經濟高速發展的時代背景下，社會逐漸全面邁入小康社會，我國通訊行業迅猛發展，社會進入信息化的時代。在此時的時代背景下，光纖通訊技術迅猛發展，大幅提高了通訊效率和通訊質量，成為了如今得到最為運用廣泛的現代通訊方式。其與傳統電信通信有較多優勢，因此備受人們關注。本文主要描述了我國光纖通信技術發展的現狀，總結了光纖通信技術的特點和優勢，并對其發展趨勢進行了分析與展望。

關鍵詞：光纖通訊技術;優越性;發展趨勢

一、光纖和光纖通訊技術概念

所謂光纖就是，光導纖維的一種縮寫形式。光線的材料根據材料分為塑料光纖和玻璃光纖，其皆具備傳播光的特性。如下圖1所示。光的全反射原理是光纖通訊中最基本的原理，光脈通過發光二極管等裝置發射到光纖傍邊，另一側的光纖則通過光敏原件檢測脈沖來完成信息傳輸。光纖是一類特殊的波導，其設計用于在低損耗下長距離傳輸寬光譜的光輻射，從紫外到遠紅外。光纖技術的發展，主要是由長途電話運營商所希望的廉價，低噪聲，高可靠性的傳輸系統。幸運的是，許多其他領域，特別是激光血管成形術，也受益。光纖通訊，就是利用光波信息載體，使用光纖原理信息傳輸的現代通信技術。隨著極低損耗光纖的發展及其在通信系統中的應用，在過去的40年里發生了一場革命。2001，使用玻璃纖維作為傳輸介質和光波作為載波，信息的速度超過1Tbit/s傳輸（這大約相當于約1500萬同時電話傳輸）通過一個細如發絲的光纖。演示實驗的傳輸在14Tbit／s的速率超過160公里長的單纖維被證明在2006，相當于1S.最近記錄超過100Tbit/s傳輸超過165公里的單模光纖已發送140個數字高清電影。這些可以看作是極其重要的技術成果。在這一章中我們將討論具有特殊應用的光纖通信系統光纖的傳輸特性也存在的一些非通信應用如傳感。到目前為止，我國光纖通訊技術一直處在高速發展的狀態，光纖產能甚至突破了1億2千萬芯公里，國內光纖通訊系統的建設需求得到了滿足，同時全球多個國家光纖通信系統建設得到了可靠支持。

二、光纖通信技術的優越性

光纖通信技術與傳統電通信比較，主要有2個區別：一是以較高平率的光波最為載波;二是以光纖作為傳輸介質.因此它有如下優點:

（一）能效低光纖通訊技術所需要的材料是石英絕緣體物料，資源十分豐富，損耗非常低，通常傳遞過程損耗不到20dB/km。而且光纖傳輸系統能夠降低中繼站數目，延伸間距，節約光纖傳輸技術的投資。

（二）抗電磁干擾能力強所有信息傳輸系統都必須具備一定的抗干擾能力，則毫無實用意義。而當代世界通信的干擾源較為復雜，天然干擾：電離層的變化，雷電干擾;有工業干擾源，高壓電線和電動馬達，這都是當代通訊需要要嚴肅對待的問題。一般來說，現代大部分通訊手段無法完成抵抗干擾因素的影響，只有光纖通信滿足了以上條件，從根本上解決了通信系統上的煩惱和阻礙。

（三）傳輸容量大，頻帶極寬現代科技迅猛發展，人們對通訊的要求越來越高。為了使通訊容量更大，有線通訊從明線發展到電纜，無線從短波發展到微博與毫米波，它們全是通過增加載波平率來擴大容量的，而光纖傳輸中的光波比之前列舉的頻率都高得多，所以光纖通訊的容量也比無線通訊大得多。

（四）保密性好，無串話干擾不同于有線通訊可以在線纜旁，設立一個特殊的接受裝置即可以竊取其中信息，光纖通信幾乎無外泄光波，所以，用什么樣的方法也無法在光纖外竊取光纖中的信息。

三、光纖通信的應用

（一）電子公文電子公文是光纖通訊中最普通，最常見的一種形式。處于當今信息化時代，網絡用戶不斷增加，電子公文應運而生，成為了一種時尚。在過去，人們常常認為必須通過使用計算機操作電子公文才能使用，十分的不方便，因而人們常常選擇更為直接的紙質公文，然而紙質公文面臨嚴重的要點易丟失，材料損耗大和記錄容易模糊等缺點，所以，電子公文必將代替紙質公文。而只需要一臺能上網的電腦，絕大部分問題就能得到妥善地解決，重點是使用方便快捷，再次查找時也不費吹灰之力，保存周期長，不易丟失等特點。

（二）電力應用光纖網路與原有電力網路相覆蓋。光纖網路鋪設在原有電力路線上，既避免了繁瑣的路線設計，居民協調問題等，還降低了光纖路線的成本支出，發揮傳統電力行業優勢，有效地促進了我國光纖通訊技術的發展，實現了“1＋1”的成功示范，使國家資源有效地合理分配。同時我國OPGW和ADSS技術已經得到了廣泛地運用，特殊光纜制造技術進一步成熟。

（三）醫學應用光纖技術在醫學上最普遍的應用便是光導纖維內窺鏡，激光手術刀。由上千根玻璃纖維組成的導纖維內窺鏡，柔軟靈活，輕而易舉便可以深入心臟和腦室，傳導出其中的圖像，探測血液中的氧氣含量，心臟的血壓值，血液溫度等。激光手術刀則已成功應用到臨床試驗中。同時，光敏法可以用來治療癌癥患者，眾多癌癥患者帶來了生命的希望，也標志著我國在學領域邁出了關鍵的一步。

（四）傳媒領域的應用傳媒信號傳遞主要依靠無線信號。若無線信號不穩定就容易引起聲音嘈雜不清晰，圖像出現色斑不穩定。而光纖通訊技術因為傳輸過程損耗低，傳輸的聲音和圖畫品質很高。

（五）軍事領域的應用隨著互聯網技術發展迅猛，軍隊信息化建設不斷提高。為了適應未來信息化戰爭的發展需要，光纖通信技術廣泛應用于軍事領域諸多方面。光纖通訊技術在海軍艦船中的應用。海軍艦船空間普遍較小，但又需配置通訊、雷達、導航、武器控制等很多電子控制。光纖通訊技術因其占地面積少，質量輕，抗干擾能力強等優點，極大地節約了艦船空間，提高了艦船作戰效率，降低了軍費使用。光纖通訊技術在海軍潛艇中的應用。海域作戰中，水下反潛技術非常關鍵。反潛艦網絡系統由水下探聽器、光纖傳輸電纜和信息處理中心三部分組成。水下探聽器獲得艦艇所發出的信號，依靠光纖通訊技術迅速傳到信息處理中心，信息處理中心馬上開展模擬分析，準確判定潛艇的行駛方向和具體位置。指揮中心根據這些內容制定出具體作戰方案。

四、未來光纖通信技術發展趨勢

（1）全光網絡時代。這是光線通訊發展的最終階段，雖然目前光纖通訊仍然制約與電器件等條件制約，但我們相信這個階段必將到來，并且光纖網絡還是不能脫離電網，英特網等獨立存在，應該相互依存，幫助，進一步實現全光網絡時代，從節點向整體發展。全光網絡具有整體性，及時性，穩定性的優點，處理速度快，傳遞資源塊，容錯率高的特點，雖然我國現在仍處于初期階段，但全光網絡時代已經向我們展示了其良好的未來。

（2）超大容量，迅速傳輸。這是通訊行業最基本也是最重要的要求，而光纖通訊產生的本來緣由便是對傳輸容量，速度的要求提升，所以這也是光纖網絡進一步發展的必要趨勢，實現TB以上的傳輸速度。

（3）全光通訊網絡建設。光纖通信傳輸技術的最高發展階段是全光網絡系統建設。也就是從傳輸源節點到終端所涉及的信息交換和傳輸環節都只有光編碼，電處理不再參與傳輸。但是，目前光通訊網絡的建設存在較多節點，節點處需要使用電器件進行銜接，且主干線的信息容量不能滿足全光建設需求，多種因素都阻礙最終光纖通訊網總容量提高。

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作者:劉澤勤 單位:華中科技大學光學與電子信息學院