白顯東

摘要：隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，人們的信息交換量與傳輸量越來(lái)越大，作為全球信息技術(shù)革命重要標(biāo)志之一的光纖通信技術(shù)已然成為了當(dāng)今信息社會(huì)的主要傳輸媒介。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用技術(shù)的成熟，具有高速率和大容量特點(diǎn)的光纖通信技術(shù)得到了人們的廣泛認(rèn)可，有著較強(qiáng)的低損耗以及不易串音和抗電磁干擾特性的光纖通信技術(shù)其發(fā)展及運(yùn)用的潛力是不可估量的。該文就光纖通信技術(shù)的特性及發(fā)展走向進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述。

關(guān)鍵詞：光纖；特點(diǎn)；光纖通信；抗電磁干擾；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）34-8120-02

光纖通信技術(shù)作為一種革命性的信息傳輸技術(shù)自產(chǎn)生以來(lái)，一直備受業(yè)界的關(guān)注，隨著光纖通信應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟其已經(jīng)形成了現(xiàn)代化通信中非常重要的一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。

1光纖通信技術(shù)的自身特點(diǎn)

1.1單位耗損低和傳輸距離遠(yuǎn)滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離通信的需求

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和全球信息化趨勢(shì)的不斷發(fā)展，國(guó)家之間大容量、遠(yuǎn)距離的通信需求不斷加大，對(duì)低損耗和傳輸距離遠(yuǎn)的通信技術(shù)的需求不斷加大。而光纖通信技術(shù)正好迎合了這種需求。光纖通信系統(tǒng)可以減少中繼站數(shù)目，不僅降低了系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，還實(shí)現(xiàn)了更大的無(wú)中繼距離。目前，國(guó)內(nèi)沿海通信和國(guó)際間長(zhǎng)距離海底光纖通信系統(tǒng)正日益純熟，各國(guó)還在進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)利用中。

1.2頻帶寬和通信容量大滿(mǎn)足信息爆炸的時(shí)代需求

隨著社會(huì)的日益飛速發(fā)展，在當(dāng)前的信息時(shí)代對(duì)通信技術(shù)的要求就是通信容量大和傳輸速率高。而光纖通信正是以其傳輸碼率高和容量大等一系列優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)這種需求而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)。和銅線、電纜的傳輸帶寬相比，光纖的傳輸帶寬更大。然而，單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)因?yàn)榻K端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)，所以不能夠完全發(fā)揮頻帶寬的優(yōu)勢(shì)，不過(guò)這種情況可以通過(guò)各種技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)不足。

1.3抗電磁干擾能力強(qiáng)能夠滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)傳輸質(zhì)量的需求。

石英具有強(qiáng)烈的抗腐蝕性能和良好的絕緣性能，選用石英作為光纖的原材料是能夠解決通信中電磁干擾的問(wèn)題，使通信不受外界雷電以及太陽(yáng)黑子活動(dòng)等情況的干擾，有利于加強(qiáng)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.4保密性能好是保障信息安全性的有力技術(shù)支撐

科技是一把雙刃劍，科技在造福人類(lèi)的同時(shí)也帶來(lái)了新的危害。隨著網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的廣泛普及，網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中的各種犯罪活動(dòng)已經(jīng)嚴(yán)重地危害著社會(huì)的發(fā)展甚至國(guó)家的安全，也給人們帶來(lái)了許多新的問(wèn)題。電波傳輸會(huì)因?yàn)殡姶挪ㄐ孤抖霈F(xiàn)串音情況，容易被竊聽(tīng)，而光波傳輸中的光信號(hào)則因?yàn)楣獠▽?dǎo)結(jié)構(gòu)的限制不會(huì)出現(xiàn)串音干擾，同時(shí)環(huán)繞光纖的不透明包皮也會(huì)吸收泄露的信號(hào)，這樣外界就無(wú)法竊聽(tīng)傳輸信息。光纖通信技術(shù)的安全控制就是在信息傳送過(guò)程中對(duì)存貯和傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行操作和控制管理，以達(dá)到在一定程度上防止信息泄漏情況的出現(xiàn)。

2光纖通信中光纖技術(shù)的改良

光纖通信雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)也是不可規(guī)避的光纖具有質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差，分路、耦合不靈活，彎曲半徑小的缺點(diǎn)，另外光纖的切斷和接續(xù)也需要先進(jìn)的的工具設(shè)備和技術(shù)，還有供電困難等方面的問(wèn)題。這些缺點(diǎn)無(wú)疑都是制約光纖技術(shù)發(fā)展的不利因素，我們可以通過(guò)對(duì)光纖技術(shù)進(jìn)行改良來(lái)避免光纖通信的缺點(diǎn)。

在單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)中，終端設(shè)備容易出現(xiàn)電子瓶頸效應(yīng)，這是阻礙了光纖發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)的缺點(diǎn)之一。這種情況可以通過(guò)復(fù)雜的技術(shù)來(lái)增大光纖的傳輸容量，如密集波分復(fù)用技術(shù)。這種技術(shù)指的是一種光纖數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，這一技術(shù)利用激光的波長(zhǎng)按照比特位并行傳輸或者字符串行傳輸方式在光纖內(nèi)傳送數(shù)據(jù)，它可以把多個(gè)光信號(hào)搭配起來(lái)傳輸，結(jié)果這些光信號(hào)可以編成同一組同時(shí)被放大并且通過(guò)單一的光纖傳輸，從而大大增加了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。

光纖通信雖然具有良好的保密性能，但是隨著光通信技術(shù)的發(fā)展火人進(jìn)步，光纖通信的保密性受到挑戰(zhàn)，這就需要對(duì)光纖技術(shù)進(jìn)行改良。一個(gè)實(shí)際問(wèn)題就是如何從技術(shù)上防止光纖被竊聽(tīng)，實(shí)踐中比較實(shí)用的光纖信號(hào)保護(hù)手段主要有無(wú)規(guī)律載波光纖通信技術(shù)、基于混沌保密的光纖通信方式和光纖信道加密技術(shù)等。使用這些技術(shù)能夠增強(qiáng)光纖信號(hào)的保密性，這種信息保護(hù)方式能起到一定的保護(hù)性，但是對(duì)具有超強(qiáng)計(jì)算和分析能力的專(zhuān)業(yè)竊聽(tīng)機(jī)構(gòu)卻不能夠保證保密性的實(shí)現(xiàn)。目前，人們已成功發(fā)展了一個(gè)新型的保密通信技術(shù)即量子密鑰協(xié)商（QKD），但是在目前的技術(shù)水平下QKD的通信速率、距離以及與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的兼容性等還存在一定的局限性，所以還不能廣泛的投入使用。

3光纖通信未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息社會(huì)的發(fā)展，全球正處于一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，人們一直在追求超高速度和超長(zhǎng)距離傳輸以及超大容量的傳輸技術(shù)。而光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，在光纖傳輸數(shù)據(jù)能力方面的優(yōu)勢(shì)變得越來(lái)越明顯的同時(shí)，針對(duì)光纖通信未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行積極研究也就具有了重要的實(shí)際意義。

3.1波分復(fù)用系統(tǒng)在光纖通信中的利用

波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源，根據(jù)每一信道光波的波長(zhǎng)或頻率不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，把光波作為信號(hào)的載波在發(fā)送端利用波分復(fù)用器將不同波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)，送入一根光纖中進(jìn)行傳輸。在接收端再由另一波分復(fù)用器，將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)一根光纖中同時(shí)傳輸幾個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，從而在一根光纖中可以實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。

目前，波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展迅速，波分復(fù)用技術(shù)在光纖傳輸系統(tǒng)中大大提高了傳輸?shù)娜萘?，同時(shí)在未來(lái)關(guān)于跨海光傳輸系統(tǒng)中也有極大的發(fā)展?jié)摿Α，F(xiàn)在，1.6Tbit/s的WDM系統(tǒng)已經(jīng)在商業(yè)中廣泛應(yīng)用，而且關(guān)于全光傳輸距離也在不斷地?cái)U(kuò)展。但是，我們要看到，通過(guò)光時(shí)分復(fù)用技術(shù)以及WDM可提高的光通信系統(tǒng)容量是有限的，所以，可以通過(guò)把多個(gè)的光時(shí)分復(fù)用信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，這樣就能夠提高更大的傳輸容量。要想降低相鄰信道之間的相互作用可以使用偏振復(fù)用技術(shù)?，F(xiàn)在大多的WDM/OTDM系統(tǒng)都使用歸零編碼傳輸方式，主要是由于一方面歸零編碼信號(hào)容量小，且對(duì)于光纖的一些特性適應(yīng)能力強(qiáng)，例如非線性以及偏振模色散；還可以降低光纖對(duì)于色散管理分布的要求。可以說(shuō)WDM/OTDM系統(tǒng)是未來(lái)光纖通信系統(tǒng)的新的發(fā)展方向。

3.2光弧子通信技術(shù)的應(yīng)用

光孤子通信作為全光非線性通信方案是消除色散的最佳途徑，其基本原理就是光纖折射率的非線性效應(yīng)導(dǎo)致對(duì)光脈沖的壓縮可以與群速色散引起的光脈沖展寬相平衡，在一定條件下，光孤子能夠長(zhǎng)距離不變形地在光纖中傳輸。另外它還完全擺脫了光纖色散對(duì)傳輸速率和通信容量的限制，其傳輸容量比當(dāng)今最好的通信系統(tǒng)還高，中繼距離可達(dá)幾百公里。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，光弧子通信就是把光弧子作為載體，然后進(jìn)行長(zhǎng)距離無(wú)畸變通信，如果可以實(shí)現(xiàn)零誤碼的條件，那么信息就可傳達(dá)萬(wàn)里。光弧子通信憑借其長(zhǎng)距離、高容量以及抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的重視，并不斷的對(duì)其進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，

3.3全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

所謂全光網(wǎng)絡(luò)，是指信號(hào)只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電/光和光/電的變換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過(guò)程中始終以光的形式存在。因?yàn)樵谡麄€(gè)傳輸過(guò)程中沒(méi)有電的處理，所以PDH、SDH、ATM等各種傳送方式均可使用，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。全光網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)靈活、簡(jiǎn)單，而且具有可擴(kuò)展性、誤碼率低等一系列的優(yōu)勢(shì)。全光網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)是如何把相對(duì)粗顆粒的WDM技術(shù)和光交換能力的優(yōu)勢(shì)結(jié)合從而形成一個(gè)吞吐量大的光網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)有效地支持分組業(yè)務(wù)，由此可見(jiàn)，采用類(lèi)似Internet的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)光網(wǎng)絡(luò)是必然的選擇，也就是說(shuō)全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展離不開(kāi)因特網(wǎng)以及移動(dòng)通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相互融合。伴隨著3D網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟，光纖通信技術(shù)還有待更進(jìn)一步的發(fā)展。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，光纖通信技術(shù)不僅在國(guó)內(nèi)而且在國(guó)際上也已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用，在光纖通信領(lǐng)域我國(guó)還需要加強(qiáng)自主研發(fā)能力，加大對(duì)光纖通信技術(shù)的革新和應(yīng)用技術(shù)的研究，這就需要培養(yǎng)高端的研究人員以盡快盡快取得新的研究成果。

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