光纤通信技术分析

1、光纤通信的发展和现状

美籍华人高锟在1966年发表的学术论文中预见了可用于通讯的低损耗的光纤，从此敲开了光纤通信这个领域的大门，引发了人们的高度关注。随后美国的康宁公司在1970年首次研制成功损耗为20dB/km的光纤。2000年时的光纤通信系统的传输容量较之于1980年，有了将近一万倍的提升，并且过去的10年中传输速度也大约提高了100多倍，光纤的衰减系数在波长为1．55μm时为最小值。已经做到0．16db/km接近理论极限值0．15db/km，这使得光纤能够广泛用于通信系统。在很多发达国家，在经济中占主导地位的是生产光纤通信产品的行业。一项统计资料显示，仅光缆产品这一项，1995年的世界市场上就有大约80亿美元的销售额，到2000年时，这一数据已达150亿美元。到了1998年底仅单模光纤的销售量就达到km，随着光纤产量的不断增加，价格也呈现出逐年下降的趋势，同时也推动了光纤新技术的研发和不同领域的应用，使光纤产业的发展不断向前。

2、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。

3、基本光纤传输系统

从原理上看，光纤通信系统是由光发信机、光收信机、光纤或光缆、中继器、光纤连接器、耦合器等无源器件组成的。(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。

4、光纤通信的应用发展趋势

伴随着光联网，三网融合等产业的发展，光纤通信技术在通信信息领域中得到了空前的发展。对于光纤通信技术来说，容量大、距离长、速度高一直是它的优点，同时也是人们所追求的东西，光纤通信发展的最高阶段是全光网，也是理想阶段。

5、总结

光通信技术作为信息技术的重要支持平台，是当代社会信息传输技术中重要手段之一，在未来的信息社会中将会起到重要的作用。同时网络社会的到来，对现代光纤通信技术又提出了更高的要求。我们必须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。我相信，光纤通信技术在将来一定会取代其他的信息传输的方式，成为信息通信领域中的主流技术。

作者:赵振华 陈剑 单位:河南大学