光纤通信技术现状与发展趋势

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摘要：1970年，美国康宁公司成功研制出损耗为20dB的石英光纤，证明光纤作为通信传输介质是可行的。同年，GaAIAs异质结半导体激光器在常温下实现连续工作，为光纤通信提供了光源。从此，光纤通信时代进入高速发展期。我国从1974年开始研究光纤通信技术，因光纤体积小、重量轻、传输频带极宽、传输距离远、电磁干扰抗性强以及不易串音等优点，发展十分迅速。目前，光纤通信在邮电通信系统等诸多领域发展迅猛，光纤通信优越的性能及强大的竞争力，很快代替了电缆通信，成为电信网中重要的传输手段。从总体趋势看，光纤通信必将成为未来通信发展的主要方式。

关键词：光纤通信技术；特点；发展趋势

1光纤通信技术概念

光纤通信技术是以光信号作为信息载体、以光纤作为传输介质的通信技术。在光纤通信系统中，因光波频率极高以及光纤介质损耗极低，故而光纤通信的容量极大，要比微波等通信方式带宽大上几十倍。光纤主要由纤芯、包层和涂敷层构成。纤芯由高度透明的材料制成，一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细;外面层称为包层，它的折射率略小于纤芯，包层的作用就是确保光纤它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路问题;涂敷层的作用是保护光线不受水气侵蚀及机械擦伤，同时增加光线的柔韧性;在涂敷层外，往往加有塑料外套。光纤的内芯非常细小，由多根纤芯组成光缆的直径也非常小，用光缆作为传输通道，可以使传输系统占极小空间，解决目前地下管道空间不够的问题。

2光纤通信技术现状

2．1单模光纤

单模光纤是目前主要应用的一种光纤。80年代后，光纤通信已逐步从短波长的多模光纤转向长波长的单模光纤应用。随着光通信系统的发展，最早实用化的常规单模光纤G．652光纤在降低损耗提升带宽性能方面还有进一步提升空间，而在1．55μm窗口实现最低损耗的色散位移单模光纤G．653实现了这样的改进。90年代后，密集波分复用(DWDM)技术迅速发展，使光纤传输容量极大提高，而四波混频会引起复用信道间串扰，严重影响WDM系统性能，为适应需要，非零色散位移光纤G．655应运而生。

2．2波分复用(WDM)技术

波分复用(WDM)技术是一项90年代在通信网中扮演重要角色的技术。波分复用技术是将一系列载有信息的不同波长的光信号合成一束，让其沿着单根光纤传输;在接收端再将各个不同波长的光信号分开的通信技术。利用该技术大大增加光纤传输容量，降低成本;节省光纤及光中继器，达到对已建成系统扩容目的。2．3光纤接入技术随着社会发展，通信信息量在不断增加，业务的种类也不断丰富，传统的语音业务、短信业务已不能满足人们的信息需求，高速、高保真音视频等多媒体业务越来越受到人们的青睐。光纤接入技术大幅提升了信息传输速度，满足了人们对信息高速传输的需求。光纤接入技术通过主干传输网络和用户接入两部分实现光纤入户，利用光调制解调器，让用户享受到高速带宽资源。

3光纤通信技术发展趋势

3．1多年来，人们对高速率及大容量的追求不断推进着光纤通信技术的发展

如何最大化的拓展光纤带宽，成为各国不断研究目标。目前国际上利用波分复用(WDM)和光时分复用(OTDM)技术提升光纤系统容量。为了提高光纤通信系统的传输容量，光波长分割复用技术经历了三个阶段，即波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)和光频分复用(OFDM)技术，系统传输容量随着技术的发展成千倍提升，目前容量1．6Tbit/s的波分复用系统已得到大量商用，全光传输的距离也在大幅提升。另一种提升传输容量的方式是采用光时分复用(OTDM)技术，不同于WDM技术通过增加光纤传输信道数量来提升容量，OTDM技术是通过提升信道传输速率来提高容量，其单信道最高速率已达640Gbit/s。利用波分复用技术，把多个OTDM信号进行复用，WDM/OTDM混合传输系统可以进一步提高光纤通信系统的传输容量。偏振复用(PDM)技术可以大幅减弱信道间的相互作用，将频谱效率提高一倍。利用占空较小的归零(RZ)编码信号，降低了光纤通信系统对色散管理分布的要求，且RZ编码适应性较强，因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统通常采用RZ编码作为传输方式。

3．2光孤子通信

在光纤反常色散区，由于色散和非线性效应相互作用而产生光学孤子。孤子是一种特别的波，它可以传输很长距离不变形，特别适用超长距离、超高速的光纤通信系统。光孤子通信就是以光孤子作为载体的通信方式，它实现信号波长在长距离传输过程中无畸变，在零误码的情况下信息可传递万里。光孤子通信未来的前景是利用传输速度方面优势进行超长距离的高速通信，通过时域和频域的超短脉冲控制技术，使现行速率提高十倍以上;利用重定时、整形、再生技术，同时减少ASE，增大传输距离，使传输距离提高到十万公里以上;获得低噪声高输出性能。虽然目前光孤子通信技术仍存在许多难题，但已取得很大进展，人们相信光孤子通信在大容量、超长距、高速、的全光通信中有着巨大的发展前景。

3．3全光通信网

随着人类社会信息化速度加快，人们对通信容量和带宽的需求也呈现加速增长的趋势，通信网两大组成部分，即传输和交换，都在不断发展和革新。随着波分复用技术的成熟，传输系统容量的增长给交换系统的发展带来压力和动力。未来交换系统运行速率会越来越高，而目前电子交换和信息处理网络能力已接近极限，无法满足要求，在交换系统中引入光子技术，实现光交换、光交叉连接和光分叉复用势在必行，未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的理想阶段，传统的光网络只是实现了节点之间的全光化，但在网络结点处仍采用电器件，从而限制了通信网总容量的提升，真正的全光网已成为科研机构的一个重要课题。目前，全光网络处于初期发展阶段，但它的发展前景是不可估量的。未来光通信发展的趋势是形成一个真正的以WDM技术与光交换技术为主的光网络系统，消除电光瓶颈，建立纯粹的全光网络，这将是通信技术发展的理想阶段。

4结语

随着人类社会信息化程度的不断提高，随着Internet业务和多媒体应用的不断发展，网络的业务量正在以指数级的速度迅速膨胀，光纤通信系统作为信息数据的重要支撑平台，在未来信息社会中起到十分重要的作用。目前，光纤通信系统做为一种最主要的信息传输平台，为人们提供着各类数据信息，保障着人们的生产生活。光纤通信技术的发展也在不断的提升。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信技术的发展在不断提升，光纤通信必将成为未来通信发展的主流，真正的全光网络的时代也会在人类科技水平不断地提升下如愿到来。

作者:孙建伟 单位:中国电信股份有限公司东莞分公司

参考文献:

［1］顾畹仪，李国瑞．光纤通信系统［M］．北京:北京邮电大学出版社，1999，(11)．