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浅谈光纤通信技术

时间:2019-05-31 来源:《学业》杂志 作者:admin 点击:

  摘要:近年来,随着IP业务量的不断增长,光纤通信进入蓬勃发展的高潮。光纤通信,主要是通过光波,利用极细的光导纤维,然后通过光电变换,从而来传输信息的通信系统。目前,我国的骨干通信网到城域网,以及用户的接入网,几乎都是采用光纤来实现的。

  关键词:光纤通信 光纤技术 光波 优势 应用

  1.引言

  光纤通信即光导纤维通信,它主要以光为载体,以光纤作为传输媒介的有线通信。在运行过程中,其所使用的并不是单根的光纤,是众多光纤集合一起而形成的光缆。近年来,光纤通信技术越来越受到人们的重视,其应用领域也正在不断地扩大,并逐步地开始普及。其优势对比于以往传统的通信技术来说更有优势,光纤材料为玻璃,属于电气绝缘体,不会发生接地回路,其通信载体是光波,频率比较高,比同轴电缆或导波管的损耗也要更低,同时还能够大大提高容量。另外,光纤的芯也比较细,所以其传输系统所占的空间也比较小。目前,我国已经累计铺设光缆超过四百万公里,光纤用量超过八千万公里,对其传输速度和质量也正在不断地改进,光纤通信未来发展前景可观。

  2.光纤通信技术介绍

  2.1 频带较宽以及损耗较低

  目前,最具有优势的传输载体便是光,只有充分利用光谱才能有效加大带宽,利用光作为传输介质,可以实现更低的损耗,更远的中继距离。比如单模光纤,当其位于1550nm的窗口时,衰减仅为0.19~0.25dB/km,损耗比较低,中继距离能达到几十公里甚至上百公里。通常,我们会通过SDM、TDM、WDM、OFDM、OTDM、So liton等来加大光纤传输的容量,而TDM和WDM是最为常见的扩容方式,前者主要是对信号进行时分复用,会伴随着复用速率而提高,已经是较为成熟的技术了;而后者WDM技术,即波分复用技术,主要是通过波分复用器将不同规定波长的信号光载波合并起来,同时在接收端放有波分复用器来把这些光载波进行区分。

  2.2 保密性高以及抗干扰能力强

  在电波进行传输时,会比较容易发生电磁波的泄漏的问题,而在光纤中传输中,保密性较高,光波导结构能够将光信号完善地限制在其中,泄漏的射线也会被环绕光纤的不透明包皮所吸收,因此不会出现泄漏的问题。同时,由于光纤材料是由石英制成的,石英光纤的主要成分是二氧化硅(SiO2),其所制成的光纤不易被腐蚀,所以其有着一定的绝缘性,也能大大提高自身的抗腐蚀,以及抗电磁干扰能力也会大大增强,避免其受雷电、电离层、太阳黑子以及人为释放的电磁所干扰,这一特性非常适合于军事领域上的应用。另外,二氧化硅又是地球最丰富的资源之一,所以其所需要的制作成本也不比较低。

  2.3 便于铺设以及容量、速度较大

  光纤的直径比较纤细,加上保护套后的直径只有约0.1mm,因此光纤对比其它介质来说,重量也比较轻,甚至是其他介质的几百分之一。这样一来非常便于光纤铺设、节约成本,能够充分利用管道空间。同时,光纤通信还有一个优势是容量比较大,相比铜线或电缆都拥有更大的传输带宽,光纤的传输速率也到达了2.5Gbps 到10Gbps,今后还有很大的扩展空间。近年来,我国的光纤通信技术发展非常快,其应用领域也在不断地扩大,相应地迅对于光纤光缆的需求量也正在不断上涨。我们可以采用环网传输系统或也链路系统,从而组成的不同形式来满足不同的需求,还可以采用宽带传输系统,使得人们能够在任何地方都能够对同样的电视节目下载,也方便工作人员进行管理等。

  3.光纤通信技术中光纤的应用

  3.1 普通单模光纤

  普通单模光纤(G.652光纤)在1310nm波长窗口的色散为0,损耗比较大,大约有0.35dB/km,而在1550nm波长窗口中,其损耗相对较小为0.2dB/km,但色散比较大,约有20ps/nm km。为了进一步有效降低损耗的同时也拥有低色散,那么可以对光纤结构进行调整,设计色散位移光纤,我们可对光纤进行结构设计,使得零色散的波长产生位移,便可以产生色散位移光纤,即G.653光纤。这样的光纤,有着更为广泛的应用范围,他在1550rim处的色散为0,会有FWM效应。G.653光纤在1550nm波长窗口的低损耗和低色散特性非常适合光纤孤子通信的需要,在高速光纤孤子通信系统中得到了大量应用,但是它1550rim处的色散为零,在进行WDM时会产生严重的FWM效应,不适应波分复用系统的需要。

  3.2 高强度耐弯单模光纤

  一般来说,高强度的耐弯单模光纤是比较好的,也是同行企业中,最具竞争力的一种光纤。由于光纤网建设的重点是由骨干网向城域网、用户接入网进行的,所以这样的光纤逐渐成为了光缆市场的主要拉动力,其能够沿着建筑拐角施工,进一步降低网络布线成本。

  3.3 无水峰光纤

  对比于传统的单模光纤,无水峰光纤更具有优势,这主要表现在进一步扩大了波长范围,是常规光纤的一半,能够进行超大容量的传输。现实中我们可以采用稀疏波分复用方案,即CWDM,使用波长间隔较宽以及对稳定度要求不是很高的相关元件,进一步降低成本,特别是无源器件的成本会大有下降。一般在1350~1450nm波长窗口的光纤,色散只是波长区的一半,可以进行高比特率长距离传输。

  3.4 大有效面积光纤

  超高速系统的主要特征为限制色散和非线性,一般来说线性色散,我们能够用色散来进行补偿,但非线性无法通过简单的线性方式解决。光纤的有效面积是决定光纤非线性的主要因素,因此,为了有效地实现大容量、远距离密集波分复用系统,大有效面积光纤得到了应用,在c波段,其光纤以10Gbit/s为基础高密集WDM系统信噪比较高,,其误码率比较低,而且光放大器的间隔也比较长,这种光纤得到广泛的应用。

  4.结语

  光纤通信技术已经成为了最重要的传输手段,从光纤通信技术的发展现状与趋势来看,可以说光纤通信进入了一个蓬勃发展的新高潮,其所涉及的范围将会更广,对于技术的要求也会更高,具有更大的影响力和覆盖面,这对信息产业、人们的生活都有着一定的影响,其发展结果会在很大程度上决定信息业的未来格局。

  参考文献

  [1]崔建伟.浅谈光纤通信技术的发展现状及应用[J].工程技术(引文版),2018(01).

  [2]郑丰果.浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用被引量[J].信息通信,2017(01):262-263.

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