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1、光纤通信的应用与发展趋势【摘要】随着科学技术的日益更新，通讯事业的逐步发展。光纤通信时代已经到来。光纤通信始终是推动整个通信网络发展的基本动力之是现代电信网络的基础。光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信限制系统中，进行工业监测、限制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。本文介绍了现代光纤通信系统的特点、基本组成，光纤通信系统的应用及光纤通信系统发展趋势【关键字】光纤；光纤通信系统；应用；发屣趋势1 .前言1966年，美籍华人高银（C.K.ICaO）和花克哈姆（C.A.Hockhan）发表论文，预见了低损耗的光纤能物用于通信，敲开了光纤通信的大门，引起了人们的玳视。197
2、0年，美国康宁公司首次研制胜利损耗为20dBkm的光纤，与此同时GUA1.AS-GsS双异质结半导体激光器实现了室温下连续运转，光纤通信时代由此起先。光纤通信系统的传输容量从1980年到2000年增加了近一万倍.传输速度在过去的10年中大约提高f100倍，光纤的衰减系数在155Onm的最小值已经做到016dbkm,接近理论极限值O.15dbkm,这使得光纤能够广泛用通信系统1光纤通信是以很离频率（I（THZ数量级）的光波作为载波、以光纤作为传输介J贞的通信。随着光纤通信技术的不断进步，其在通信领域的地位越来越重要，逐步成为现代通信系统中不行或缺的组成部分。2 .光纤通信系统2.1 光纤通信的特
3、点光纤通信与电通信的主要差异：一是以很高频率的光波作为载波传输信号；二是用光导纤维构成的光缆作为传输线路。光纤通信之所以能够飞速发展，是由于它具有以下的突出优点所确定：（1）传输频带宽，通信容量大由信息理论知道，载波频率越高通信容量越大，因目前运用的光波频率比微波频率离10IOS倍，所以通信容fit约可增加1010倍。(2)损耗低，中继距离远目前运用的光纤均为SiO2(石英)光纤，要削减光纤损耗，主要是界提南玻璃纤维的纯度来达到。由于目前制成的SiO：玻璃介质的纯度极商，所以光纤的损耗极低，在光波长=1.55三旁边，损耗有最低点，为02dBk11,已接近理论极限值。由光纤的损耗低，因此中继距离
4、可以很长，在通信线路中可以削减中继站的数见，降低成本并且提高了通信质量.例如，对T400Mbits速率的信号，光纤通信系统无中继传输距离达到70km以上，而1可样速率的同轴电缆通信系统，无中继距离仅为几千米(中同轴电缆为45km,小同轴电缆为2km)图光纤的损耗特性曲线一损耗谱(3)抗电磁干扰实力强光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，只传光，不导电，不受电磁场的作用，不易被腐蚀，而且绝缘性好。因此光纤的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电、电离层的改变和太阳黑子活动的干扰，也不受人为的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体发合构成豆合光缆。这一点对于强电领域(
5、如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特殊有利。由于能免除电磁脉冲效应，光纤传输系还特殊适合于军事应用(4)无串音干扰，保密性好在电波传输的过程中，电脑波的泄漏会造成各传输通道的出扰，而简单被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透亮包皮所汲取，即使在转弯处，漏出的光波也特别微弱，即使光缆内光纤总数许多，相钿信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。(5)工作性能牢靠一个系统的牢兜性与组成该系统的设备数量有关.设符越多，发生故障的机会越大.因为光纤系统不像电缆系统那样须要几十个放大器，包含的设符数量较
6、少，牢靠性自然也就高，加上光纤设需的寿命都很长，无故障工作时间达50万75万小时，其中寿命最短的是光放射机中的激光器,最低寿命也在10万小时以上。所以光纤通信系统的工作性能是特别牢靠的。除以上特点之外，光纤还具有径细、重应轻、松软、易于铺设：光纤的原材料资源丰亩，成本低：温度稳定性好、寿命长等优点。所以光纤通信系统不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信限制系统中，进行工业监测、限制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。2 .2光纤通信系统的原理所谓光纤通信，就是在发送端首先要把传送的信息(如语音)变成电信号，然后经调制器调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随着电信号的幅度或频率
7、的改变而改变，并通过光纤传送出去：在接收端，检测涔收到光信号后把它变换成电信号，经解谢器解调后复原原信息.然而，由于目前技术水平所限，对光波进行频率调制与相位调制等仍局限在试验室内，尚未达到好用化水平，因此目前大都采纳强度调制与干脆检波方式。又因为目前的光源器件与光接收耦件的非线性比较严峻，所以对光器件的线性度要求比较低的数字光纤通信在光纤通信中占据主要位置。基本的光纤通信系统是由数据源,光发送满、光学信道和光接收机组成。数据可以是数字，声音，图像等各种信号的数字化。光发送机和调制器则负贡将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55光学信道包括最基本
8、的光纤，还有中继放大器EDFA等：而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号,最终得到对应的话音、图像、数据等信息。3 .3光纤通信的基本组成光纤通信系统的基本组成框图如图-所示图-光纤通信系统纲成图(I)PCM电端机在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1。码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续改变的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM,即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。(2)光发信机光发信机是实现电/光转换的光端机它由光源、驱动器和调制题组成其功能是将来自T-PCM电端机的电信号对光
9、源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。(3)光中维器光中维器由光检测黯、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减：二是对波形失真的脉冲近行整形。(4)光收信机光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端机去。(5)光纤连接泯、耦合器等无源器件由丁光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制,且光纤的拉制长度也是有限度的，因此一条光纤线路
10、可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，时光纤连接器、耦合器等无源涔件的运用是必不行少的。3 .光纤通信的应用21世纪以来，我国已形成了比较完备的光纤通信体系，极大地推动了我国光纤通信传输技术的运用。例如,2000年国内首个OADM、DXC设备诞生：2001年全球第一套全光网络设备诞生并起先运行：2004年，第一个国产FTTH系统工程产生：2008年，胜利研制出100G波分样机；2009年，3G产业的发展。1 .1单纤双向传输技术单纤双向传输技术是与双纤传输技术相对应的，运用双纤传输技术时，信号是在两根不同的光纤中传输，而运用单纤传输技术时，其信号可在同一光
11、纤中传输。依据现代光纤传输理论，光纤传输的容量是无限的，然而，由于各种传输设备的影响，致使光纤传输的容量没有达到志向状态。当前，我国通信领域内广泛运用的是双纤传输技术，这样便造成了严峻的光纤资源奢侈，但若运用单纤双向传输技术，则可以节约一半的光纤资源。而相对于浩大的光纤网络通信系统，可节约的光纤资源特别巨大，因而单纤双向技术的广泛运用对于网络通信的发展具有特别重大的意义,现阶段单纤双向传输技术主要运用于光纤末端接入设备，如单纤光收发器，PON无源光网络.由此可见，单纤双向传输技术在通信领域中的运用特别必要，这也是将来光纤通信技术发展的方向。3 .2光纤到户接入技术现代宽带业务领要满急用户对通信
12、技术的要求，除了要具备宽带的主干传输网络，还须要有光纤到户接入技术.有学者指出,信息接入网是信息高速丐路发展上的“最终一公里）虽然现在移动通信发展速度惊人，但因其带宽有限，终端体积不行能太大，显示醉幕受限等因素，人们依旧追求性能相对占优的固定终端，也就是希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它具有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最终公里”瓶颈现象的最佳方案。目前，我国大部分一线城市都可以实现光纤到户。4 .光纤通信的发展趋势21世纪以来，随者移动互联网，三网融合和3G产业的发展，光纤通信技术在信息通信领域中得到了广泛的运用。对于光纤通信技术而言，大容量、长距离、高速度始终是其追求
13、的目标。4.1 单波长通道向多波长通道发展.光纤通信传输技术中的波分更用技术能够极大地扩大光波通信的信息容量，从而实现空分、时分等多址复用。空分曳用是用多根光纤传输信号的，而对于单根光纤熨用而言，需实现时分、码分、领分包用。其中频分划用在现代商业中得到了广泛运用对于传统的单模光纤，也即常见的G.652光纤，可以利用色敢调整技术实现信息容量和传辘速度的大幅提高。然而，对手G.653光纤（色散位移光纤），由于波分更含技术和光纤放大器的运用，在其运用过程中产生了严峻的四波混合，会产生些新的波长，出现串音干扰和传输信号的衰弱，影响了波分复合技术的运用。针对上述光纤产生的问题，须要设计出一种超大容量波分
14、复用系统的新量光纤，它能缈减轻四波混合的影响，保证波分更用技术的运用。4.2 光网络的智能化光网络的智能化是目前乃至将来通信领域发展的Ig要方向。纵观我国儿十年的光纤通信历史，主要是以传输为主线的。然而随着现代计算机技术的快速发展，计算机技术在网络通信中的作用越来越大，使得网络通信技术也得到了更高层次的进步。在现代光网络技术发展中，越来越多运用自动连接限制技术和信息自动发觉技术及系统的爱护复原功能，促进了光网络的智能化发展。4. 3全光网络全光网络是指信号在网络传输过程和交换过程中都是以光的形式存在，只有在进出网络时才进行光电或电光的转换。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段，也是志向阶段。传统
15、的光网络实现的是节点间的全光化，但在网络结点处仍采纳电潜件，很难达到通信网干线总容量的进一步提高。所以全光网络的实现是将来通信发展的必定趋势，更是将来信息网络的核心，发展的最高志向级别。5. 4光器件的集成化.若想实现全光网络，促进网络通信传输速度的快速发展，光器件的集成化是实现其目标的重要发展方向。随着互联网技术的快速发展，传统的ADS1.接入宽带已无法满意现实的信息传输须要。因此，我们可以通过完善光器件的性能来提高信息传输速度。可见，光器件的集成化能够推动光纤传输技术的快速发屣。6. 结束语.光通信技术作为信息技术的宙要支掾平台，是现代社会信息传输技术中重要技术之一，在将来信息社会中将起到
16、重要作用。网络时代的到来，对现代光纤通信技术提出了更高的要求，我们必需尽快了解光纤通信技术的应用现状，大力促进光纤信息传输技术向更高层次的发展。我国已研制开发了一些具有自主学问产权的光通信面技术产品，取得了一批重要的探讨与应用成果。这些探讨工作和突出成果为光时代的安排的实施莫定了坚实的基础，为我国的信息基础设施建设做出贡献。我们信任，光纤通信技术在不久的将来肯定会取代其他的信息传输方式，成为信息通信领域中的主流技术。参考文献1尧长青，都明，冯涛-光纤通信的发展趋势-四川省通信学会2008年学术年会-2008年2曾雪云-6浅谈我国光纤通信的发呈现状及前景-科技资讯-2010年34期3熨坚-6浅析现代光纤通信传输技术的应用36信息通信-2011年4期4唐宏亮浅议光纤通信原理
