【摘要】隨著二十一世紀這個信息爆炸時代的到來，人們對信息的渴求深刻刺激著通信行業(yè)的發(fā)展。在追求高速度高質(zhì)量通信的當今，光纖技術(shù)的發(fā)展給人類社會信息的傳播帶來了新的革命，越來越多的人開始重視和研究光纖通信的核心技術(shù)。本文講述了光纖通信中的一些關(guān)鍵技術(shù)并對其美好的發(fā)展前景作出了展望。

【關(guān)鍵詞】光纖相干光光孤子光交換全光通信

一、概述

1.1光纖通信原理概述

顧名思義，光纖通信是以光波為信息載體進行的通信。利用光纖進行通信需要先把傳送的信息變成電信號，然后將其調(diào)制到由激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號幅度或頻率的變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去。信息接收端將接收到的光信號再變成電信號，經(jīng)解調(diào)后即可得到恢復(fù)出的原信息。

1.2光纖通信的特點

當今世界，已有不少國家開始宣布不再建設(shè)電纜通信線路，而是致力于發(fā)展光纖通信。目前使用光的頻率比微波頻率還要高103～104倍，傳輸頻帶得到了明顯的拓寬，通信容量也因此增加約103～104倍，同時也實現(xiàn)了更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，允許信道中復(fù)用更多的信號。由于用于傳輸?shù)妮d體是光信號，那么較電流載體而言，線纜之間就不會出現(xiàn)串擾。其實最常使用的光纖就是一根很細的玻璃或塑料線，因此光纜的質(zhì)地十分的輕，運用起來也十分方便。而且光纖通信無中繼的直通距離比金屬線纜要遠的多，所以它的中繼距離遠，故傳輸同樣的距離它所需要的中繼站少，從而減少了工程量。綜上可以看出利用光纖通信具有很高的經(jīng)濟效益，其發(fā)展前景非常好。

1.3光纖通信系統(tǒng)

光纖通信系統(tǒng)主要由光發(fā)送設(shè)備，光傳輸設(shè)備和光接收設(shè)備三大部分組成。光發(fā)送設(shè)備主要有驅(qū)動器和光源，其作用是把電端機輸入的電信號對光源進行調(diào)制，使光源產(chǎn)生隨電信號幅度或頻率變化而變化的光信號進入光纖。光接收設(shè)備主要有光檢測器和放大器，光檢測器把由光纖傳輸過來的光信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號，經(jīng)放大后再進入電端機變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。遠距離通信時，為了補償光纖的損耗并消除信號失真與噪聲的影響，光纜經(jīng)過一定的距離需要加裝中繼器。其工作原理圖如圖1所示。

二、光纖通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1相干光通信

通常我們采用的光纖通信系統(tǒng)都是通過電信號對光波進行強度的調(diào)制，然后在接收端直接檢測光信號的強度，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號，這種方法稱為光強度調(diào)制-直接檢測方式（IM-DD）。盡管這種方式十分簡單方便，但其接收機檢測靈敏度，傳輸容量和中繼距離受限制等弊端卻不容忽視。為了更加優(yōu)化通信系統(tǒng)，人們很自然地想到采用單一頻率的相干光做光源，不僅可以通過電信號對光載波的振幅參量進行調(diào)制，還可以對其頻率或相位進行調(diào)制，然后在接收端利用本振光與信號光進行相干，最后再通過零差或外差檢測技術(shù)實現(xiàn)對調(diào)制電信號的恢復(fù)。同時為保證接收機具有較高的靈敏度，需要信號光和本振光混頻時滿足嚴格的匹配條件。相干光通信技術(shù)的優(yōu)點顯而易見，其市場前景不可估量?；谙喔晒饧夹g(shù)的相干光通信系統(tǒng)如圖2所示。

2.2光孤子通信

為了增大傳輸中繼距離，不僅需要克服光纖的傳光損耗和光接收機靈敏度方面的障礙，還需要克服光纖色散使脈沖展寬方面的障礙。光孤子通信運用而生。孤子是物質(zhì)非線性效應(yīng)的一種特殊產(chǎn)物，光孤子便是非線性光學(xué)研究中提出的問題。光孤子通信便是利用提高輸入光脈沖功率產(chǎn)生的非線性壓縮，補償由光纖色散效應(yīng)導(dǎo)致的脈沖展寬，以保持脈沖幅度和形狀不變。發(fā)送端由孤子激光器產(chǎn)生一串光孤子序列，電脈沖源通信通過調(diào)制器對光孤子流進行調(diào)制，將信號加載于光孤子上，被調(diào)制的光孤子流經(jīng)過EDEA放大和光隔離器后進入光纖傳輸。傳輸途中要增加若干個光放大器，以補償光脈沖的能量損失，來克服因光纖損耗而引起的光孤子減弱。

2.4光交換技術(shù)

在傳統(tǒng)的光纖通信中，為解決長距離傳輸光纖的損耗和色散，需要在特定距離中繼站采用電子中繼器進行光-電轉(zhuǎn)換，電放大和電-光轉(zhuǎn)換。正是由于在光纖通信系統(tǒng)中加入了這些電子線路，極大限制了光纖通信優(yōu)勢的充分發(fā)揮。而光交換技術(shù)正是針對這一問題發(fā)展而來。其是指對送來的光信號直接進行交換，不需要經(jīng)過光-電-光的變換方式，并且還能在交換的過程中充分發(fā)揮光信號的高速，寬帶，并行處理，抗干擾能力強等突出優(yōu)點。近些年，隨著光交換的新型結(jié)構(gòu)和交換技術(shù)的逐漸成形，還有與IP技術(shù)融合的光標記交換，兼顧電路交換與分組交換的光突發(fā)交換，有在光域中實現(xiàn)的光子IP路由，基于分布式網(wǎng)管的軟交換及基于GMPLS的多粒光交換，智能光交換等等。

2.5全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

為了使光網(wǎng)絡(luò)的信息量進一步增加，在采用光交換與選路的同時，進一步采用其他的光信息處理技術(shù)，如全光再生和全光波長轉(zhuǎn)換等，就可以實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)通信，即信息網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時，從源點到目的節(jié)點的過程中不需要再經(jīng)過光-電-光轉(zhuǎn)換，始終以光的形式存在。它可以讓光信號處理過程完全擺脫對電處理的依賴，極大的提高網(wǎng)絡(luò)的性能。要構(gòu)成這樣一個成熟可以運用實際的網(wǎng)絡(luò)體系涉及多種技術(shù)的綜合，不僅需要漫長的時間，還需要更多通信人的共同努力。

三、光纖通信的發(fā)展展望

毋庸置疑，光纖通信的出現(xiàn)改變了以往的通信格局，形成了以光纖通信為主，微波，衛(wèi)星，電纜通信為輔的通信格局，而且它的地位也會在未來通信領(lǐng)域中得到進一步提升。目前，它的應(yīng)用領(lǐng)域已有長途網(wǎng)進入局域網(wǎng)并進一步向接入網(wǎng)延伸，全光網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用得到了人們普遍的重視，智能光網(wǎng)的概念也被提出，同時人們也在想將光通信引入到宇宙空間站中。新的技術(shù)還處于研究，發(fā)展階段，其距實用化商用化還有很長一段路要走，但它對人類生活的進一步改變的力量卻不可估量。

參考文獻

[1]李履信，沈建華編著.光纖通信系統(tǒng).機械工業(yè)出版社，2003.7

[2] Royblake著，張晉峰譯.現(xiàn)代通信系統(tǒng).電子工業(yè)出版社，2003.8

[3]王秉鈞，王少勇編著.通信系統(tǒng).西安電子科技大學(xué)出版社，2004.5

[4]邱琪編著.光纖通信技術(shù).科學(xué)出版社，2011.6