光纖通信技術(shù)及應(yīng)用

曲曉龍

1引言

光纖通信技術(shù)是目前采用較廣、應(yīng)用較多的現(xiàn)代通信技術(shù)，光纖通信技術(shù)采用光纖作為傳輸介質(zhì)，具有傳輸速率高、傳輸容量大、傳輸帶寬較寬、抗電磁干擾能力強(qiáng)，光纖線路使用壽命長、光纖線路障礙率低等優(yōu)點(diǎn)。目前提高光路通道傳輸寬帶的方法主要包括2種方式：一種方式為提高光纖通信的單信道傳輸速率；另一種方式增加單光纖中傳輸?shù)牟ㄩL數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)。

2光纖通信系統(tǒng)概念

光纖通信是通過光導(dǎo)纖維傳輸信息的一種通信系統(tǒng)。發(fā)送端首先將用戶想傳送的模擬、數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，然后讓半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管等通信光源發(fā)出的光隨電信號(hào)變化，經(jīng)過調(diào)制后通過光纖把該光信號(hào)傳向遠(yuǎn)端用戶；接收端用光源探測器接收光信號(hào)，并將該光信號(hào)還原為電信號(hào)后，再變成用戶可識(shí)別的模擬、數(shù)字信號(hào)，這樣就構(gòu)成一個(gè)完整的光纖通信系統(tǒng)。

3光纖通信的優(yōu)勢

①光纖的傳輸損耗較低。對于幾兆赫以上的信號(hào)傳輸，與傳統(tǒng)通信電纜或同軸電纜相比較，光纖能有效降低損耗。

②光纖的傳輸帶寬較寬。由于光波的頻率高，可供利用的頻帶很寬，能夠容納大容量通信，尤其適合高速率傳輸，可以滿足數(shù)字通信的需要。

③光纜線路彎曲半徑較小。在線路設(shè)計(jì)及施工過程中可將光纖的彎曲半徑做到幾厘米數(shù)量級(jí)，這樣既能優(yōu)化光纜線路又不會(huì)影響傳輸質(zhì)量。

④抗干擾性強(qiáng)。光纖傳輸不受電磁輻射、電磁感應(yīng)影響，且光纖線路不具有導(dǎo)電性，容易確保光纜線路安全。

⑤安全性高。光纖通信傳輸線路的串音較少、保密性高，較銅纜傳輸能有效對傳輸信息進(jìn)行加密保護(hù)，提高信息傳輸保密性。

⑥不易損壞。光纖所使用的原材料資源較為豐富，光纜線路成本較低，使用壽命較長。

4光纖連接損耗因素分析

4.1多模光纖連接損耗產(chǎn)生因素

因光纖制造技術(shù)較為復(fù)雜，目前仍無法避免光纖在參數(shù)方面的偏差問題。所連接光纖的相關(guān)參數(shù)中一項(xiàng)或者多項(xiàng)出現(xiàn)失配問題，就將產(chǎn)生不同程度的本征因素，從而引起連接損耗。如果有折射率差、纖徑或者數(shù)值孔徑較小的光纖，在向大的方向進(jìn)行傳輸時(shí)，則不產(chǎn)生相應(yīng)的損耗。

外部因素是指接頭機(jī)具的精度、操作工藝水平和監(jiān)測控制等因素。2根光纖在連接后難免存在軸心錯(cuò)位、軸向傾斜及縱向分離或纖芯/包層變形等情況，都將導(dǎo)致光通過連接部位時(shí)，產(chǎn)生傳輸損耗。

4.2單模光纖連接損耗產(chǎn)生因素

單模光纖的本征因素對光纖的連接損耗影響最大的因素是模場直徑。單模光纖的外界因素與多模光纖的外界因素是一致的，主要為軸向傾斜和軸心錯(cuò)位2個(gè)方面。由于單模光纖的纖芯較細(xì)，如果出現(xiàn)軸心錯(cuò)位則會(huì)對光纖傳輸造成較為嚴(yán)重的影響。單模光纖的機(jī)械連接法，與多模光纖的機(jī)械連接不同，多模的2個(gè)固定光纖連接件是分體式，當(dāng)連接時(shí)才對準(zhǔn)并固定于座板上，而單模連接件為一體式，可減少穿過光纖的軸線錯(cuò)位。

5光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基本類型為：星型、總線型和樹型，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)現(xiàn)場規(guī)劃及實(shí)際要求，組合各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按橫向分割可以分為核心網(wǎng)、城域（本地網(wǎng)）和接入網(wǎng)。核心網(wǎng)主要傾向于采用網(wǎng)狀結(jié)形式，城域/本地網(wǎng)主要采用環(huán)形結(jié)構(gòu)形式，接入網(wǎng)主要采用環(huán)形及星型相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按縱向分層可以分為客戶層、光通道層、光復(fù)用段層以及光傳輸段層等。2個(gè)相鄰的層之間可以構(gòu)成客戶與服務(wù)的關(guān)系，客戶層有各種不同格式的客戶信號(hào)。

光通道層主要為透明傳送，給各種不同格式的客戶層信號(hào)提供的端到端光通路聯(lián)網(wǎng)功能，光通道層也可產(chǎn)生和插入有關(guān)光通道配置的開銷。

光復(fù)用段層主要為多波長信號(hào)提供聯(lián)網(wǎng)功能，主要包括插入確保信號(hào)完整性的各種段層開銷，并提供復(fù)用段層的生存性，高效交叉連接器和波長復(fù)用器屬于此層。

光傳輸層主要為光信號(hào)在各種不同的光傳輸介質(zhì)上提供傳輸功能，包括光放大器所提供的功能。

6結(jié)束語

隨著光纖通信技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都得到推廣和應(yīng)用，大容量、高速率、高可靠性和高安全性將是光纖通信技術(shù)發(fā)展的趨勢。