光纤通信的优越性及发展研究

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摘要：在我国经济高速发展的时代背景下，社会逐渐全面迈入小康社会，我国通讯行业迅猛发展，社会进入信息化的时代。在此时的时代背景下，光纤通讯技术迅猛发展，大幅提高了通讯效率和通讯质量，成为了如今得到最为运用广泛的现代通讯方式。其与传统电信通信有较多优势，因此备受人们关注。本文主要描述了我国光纤通信技术发展的现状，总结了光纤通信技术的特点和优势，并对其发展趋势进行了分析与展望。

关键词：光纤通讯技术;优越性;发展趋势

一、光纤和光纤通讯技术概念

所谓光纤就是，光导纤维的一种缩写形式。光线的材料根据材料分为塑料光纤和玻璃光纤，其皆具备传播光的特性。如下图1所示。光的全反射原理是光纤通讯中最基本的原理，光脉通过发光二极管等装置发射到光纤傍边，另一侧的光纤则通过光敏原件检测脉冲来完成信息传输。光纤是一类特殊的波导，其设计用于在低损耗下长距离传输宽光谱的光辐射，从紫外到远红外。光纤技术的发展，主要是由长途电话运营商所希望的廉价，低噪声，高可靠性的传输系统。幸运的是，许多其他领域，特别是激光血管成形术，也受益。光纤通讯，就是利用光波信息载体，使用光纤原理信息传输的现代通信技术。随着极低损耗光纤的发展及其在通信系统中的应用，在过去的40年里发生了一场革命。2001，使用玻璃纤维作为传输介质和光波作为载波，信息的速度超过1Tbit/s传输（这大约相当于约1500万同时电话传输）通过一个细如发丝的光纤。演示实验的传输在14Tbit／s的速率超过160公里长的单纤维被证明在2006，相当于1S.最近记录超过100Tbit/s传输超过165公里的单模光纤已发送140个数字高清电影。这些可以看作是极其重要的技术成果。在这一章中我们将讨论具有特殊应用的光纤通信系统光纤的传输特性也存在的一些非通信应用如传感。到目前为止，我国光纤通讯技术一直处在高速发展的状态，光纤产能甚至突破了1亿2千万芯公里，国内光纤通讯系统的建设需求得到了满足，同时全球多个国家光纤通信系统建设得到了可靠支持。

二、光纤通信技术的优越性

光纤通信技术与传统电通信比较，主要有2个区别：一是以较高平率的光波最为载波;二是以光纤作为传输介质.因此它有如下优点:

（一）能效低光纤通讯技术所需要的材料是石英绝缘体物料，资源十分丰富，损耗非常低，通常传递过程损耗不到20dB/km。而且光纤传输系统能够降低中继站数目，延伸间距，节约光纤传输技术的投资。

（二）抗电磁干扰能力强所有信息传输系统都必须具备一定的抗干扰能力，则毫无实用意义。而当代世界通信的干扰源较为复杂，天然干扰：电离层的变化，雷电干扰;有工业干扰源，高压电线和电动马达，这都是当代通讯需要要严肃对待的问题。一般来说，现代大部分通讯手段无法完成抵抗干扰因素的影响，只有光纤通信满足了以上条件，从根本上解决了通信系统上的烦恼和阻碍。

（三）传输容量大，频带极宽现代科技迅猛发展，人们对通讯的要求越来越高。为了使通讯容量更大，有线通讯从明线发展到电缆，无线从短波发展到微博与毫米波，它们全是通过增加载波平率来扩大容量的，而光纤传输中的光波比之前列举的频率都高得多，所以光纤通讯的容量也比无线通讯大得多。

（四）保密性好，无串话干扰不同于有线通讯可以在线缆旁，设立一个特殊的接受装置即可以窃取其中信息，光纤通信几乎无外泄光波，所以，用什么样的方法也无法在光纤外窃取光纤中的信息。

三、光纤通信的应用

（一）电子公文电子公文是光纤通讯中最普通，最常见的一种形式。处于当今信息化时代，网络用户不断增加，电子公文应运而生，成为了一种时尚。在过去，人们常常认为必须通过使用计算机操作电子公文才能使用，十分的不方便，因而人们常常选择更为直接的纸质公文，然而纸质公文面临严重的要点易丢失，材料损耗大和记录容易模糊等缺点，所以，电子公文必将代替纸质公文。而只需要一台能上网的电脑，绝大部分问题就能得到妥善地解决，重点是使用方便快捷，再次查找时也不费吹灰之力，保存周期长，不易丢失等特点。

（二）电力应用光纤网路与原有电力网路相覆盖。光纤网路铺设在原有电力路线上，既避免了繁琐的路线设计，居民协调问题等，还降低了光纤路线的成本支出，发挥传统电力行业优势，有效地促进了我国光纤通讯技术的发展，实现了“1＋1”的成功示范，使国家资源有效地合理分配。同时我国OPGW和ADSS技术已经得到了广泛地运用，特殊光缆制造技术进一步成熟。

（三）医学应用光纤技术在医学上最普遍的应用便是光导纤维内窥镜，激光手术刀。由上千根玻璃纤维组成的导纤维内窥镜，柔软灵活，轻而易举便可以深入心脏和脑室，传导出其中的图像，探测血液中的氧气含量，心脏的血压值，血液温度等。激光手术刀则已成功应用到临床试验中。同时，光敏法可以用来治疗癌症患者，众多癌症患者带来了生命的希望，也标志着我国在学领域迈出了关键的一步。

（四）传媒领域的应用传媒信号传递主要依靠无线信号。若无线信号不稳定就容易引起声音嘈杂不清晰，图像出现色斑不稳定。而光纤通讯技术因为传输过程损耗低，传输的声音和图画品质很高。

（五）军事领域的应用随着互联网技术发展迅猛，军队信息化建设不断提高。为了适应未来信息化战争的发展需要，光纤通信技术广泛应用于军事领域诸多方面。光纤通讯技术在海军舰船中的应用。海军舰船空间普遍较小，但又需配置通讯、雷达、导航、武器控制等很多电子控制。光纤通讯技术因其占地面积少，质量轻，抗干扰能力强等优点，极大地节约了舰船空间，提高了舰船作战效率，降低了军费使用。光纤通讯技术在海军潜艇中的应用。海域作战中，水下反潜技术非常关键。反潜舰网络系统由水下探听器、光纤传输电缆和信息处理中心三部分组成。水下探听器获得舰艇所发出的信号，依靠光纤通讯技术迅速传到信息处理中心，信息处理中心马上开展模拟分析，准确判定潜艇的行驶方向和具体位置。指挥中心根据这些内容制定出具体作战方案。

四、未来光纤通信技术发展趋势

（1）全光网络时代。这是光线通讯发展的最终阶段，虽然目前光纤通讯仍然制约与电器件等条件制约，但我们相信这个阶段必将到来，并且光纤网络还是不能脱离电网，英特网等独立存在，应该相互依存，帮助，进一步实现全光网络时代，从节点向整体发展。全光网络具有整体性，及时性，稳定性的优点，处理速度快，传递资源块，容错率高的特点，虽然我国现在仍处于初期阶段，但全光网络时代已经向我们展示了其良好的未来。

（2）超大容量，迅速传输。这是通讯行业最基本也是最重要的要求，而光纤通讯产生的本来缘由便是对传输容量，速度的要求提升，所以这也是光纤网络进一步发展的必要趋势，实现TB以上的传输速度。

（3）全光通讯网络建设。光纤通信传输技术的最高发展阶段是全光网络系统建设。也就是从传输源节点到终端所涉及的信息交换和传输环节都只有光编码，电处理不再参与传输。但是，目前光通讯网络的建设存在较多节点，节点处需要使用电器件进行衔接，且主干线的信息容量不能满足全光建设需求，多种因素都阻碍最终光纤通讯网总容量提高。

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作者:刘泽勤 单位:华中科技大学光学与电子信息学院