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        基于現(xiàn)代技術(shù)角度下對光纖通訊傳輸技術(shù)的研究

        2013-06-04 07:09:12張允剛
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        張允剛

        【摘 要】光纖通信在我國已有近30年的使用歷史。近年來,光纖通信得到了長足的發(fā)展,大幅提高了通信能力?;诟黝I(lǐng)域?qū)π畔⒘康男枨蟛粩嘣鲩L,對目前光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢也備受關(guān)注。本文主要對我國光纖通信傳輸技術(shù)進行分析及簡述。

        【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代;光纖通訊技術(shù)

        0.前言

        光纖通信的誕生與發(fā)展是電信史上的一次重要革命,近年來隨著技術(shù)的進步,光纖通信技術(shù)從光通信中脫穎而出,已成為現(xiàn)代通信的主要支柱之一,在現(xiàn)代電信網(wǎng)中起著舉足輕重的作用。光纖通信的發(fā)展又一次呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的新局面。而光纖傳輸技術(shù)就是一種全新的傳輸技術(shù),這種技術(shù)現(xiàn)在得到了很廣泛的應用,接下來我們就對這個問題進行詳細的介紹。

        1.光纖通訊傳輸技術(shù)概述

        1.1光纖通訊技術(shù)概念

        光纖通訊也作光纖通信,它是以光波作為信息載體、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信方式。從原理上看,構(gòu)成光纖通信的基本物質(zhì)要素有光纖、光源和光檢測器。光纖按用途進行分類,可分為通信用光纖和傳感用光纖。光纖通訊屬于有線通信的一種。光經(jīng)過調(diào)變后便能攜帶資訊。光纖通信具有傳輸容量大,保密性好等優(yōu)點。光纖通信現(xiàn)在已經(jīng)成為當今最主要的有線通信方式。將需傳送的信息在發(fā)送端輸入到發(fā)送機中,將信息疊加或調(diào)制到作為信息信號載體的載波上,然后將已調(diào)制的載波通過傳輸媒質(zhì)傳送到遠處的接收端,由接收機解調(diào)出原來的信息。

        1.2光纖通訊技術(shù)的特點

        與傳統(tǒng)的銅芯材質(zhì)相比,光纖通訊技術(shù)具有很多優(yōu)勢。光導纖維是由硅石玻璃做的,而電線銅芯顧名思義是由銅做的,金屬自然比硅石玻璃貴,故光導纖維其材料成本低;而且由于硅石玻璃的密度遠遠小于金屬銅,因此在安裝和使用維修上都要更簡單方便些,光纜輕且體積小易于施工,很容易裝入空間狹小的電纜管道,并且對于極端環(huán)境如干、冷、濕、熱等情況都能適應。

        1.3光纖通訊技術(shù)結(jié)構(gòu)

        現(xiàn)代的光纖通訊系統(tǒng)多半包括一個發(fā)射器,將電訊號轉(zhuǎn)換成光訊號,再透過光纖將光訊號傳遞。光纖多半埋在地下,連接不同的建筑物。系統(tǒng)中還包括數(shù)種光放大器,以及一個光接收器將光訊號轉(zhuǎn)換回電訊號。在光纖通訊系統(tǒng)中傳遞的多半是數(shù)位訊號,來源包括電腦、電話系統(tǒng),或是有線電視系統(tǒng)。

        2.光纖通訊核心結(jié)構(gòu)及技術(shù)

        相比于傳統(tǒng)的電氣信號傳遞資訊而言,光纖通訊的核心結(jié)構(gòu)和技術(shù)都有了很大程度的改變,彌補了很多電氣信號傳遞、維修、能耗和成本等各方面的劣勢。下面我們就主要介紹幾個光纖通訊的核心結(jié)構(gòu)及技術(shù)。

        2.1光纖通訊技術(shù)中的發(fā)射器

        在光纖通訊系統(tǒng)中通常作為光源的半導體元件是發(fā)光二極管(LED)或是雷射二極管。LED與雷射二極管的主要差異在于前者所發(fā)出的光為非同調(diào)性,而后者則為同調(diào)性的光。使用半導體作為光源的好處是體積小、發(fā)光效率高、可靠度佳,以及可以將波長最佳化,更重要的是半導體光源可以在高頻操作下直接調(diào)變,非常適合光纖通訊系統(tǒng)的需求。

        常用于光通訊的LED主要材料是砷化鎵或是砷化鎵磷,后者的發(fā)光波長為1300納米左右,比砷化鎵的810納米至870納米更適合用在光纖通訊。LED通常用在傳輸速率10Mb/s至100Mb/s的局域網(wǎng)路,傳輸距離也在數(shù)公里之內(nèi)。目前也有LED內(nèi)包含了數(shù)個量子井的結(jié)構(gòu),使得LED可以發(fā)出不同波長的光,涵蓋較寬的頻譜,這種LED被廣泛應用在區(qū)域性的波長分波多工網(wǎng)絡中。

        半導體雷射的輸出功率通常在100微瓦特(mV)左右,而且為同調(diào)性質(zhì)的光源,方向性相對而言較強,通常和單模光纖的耦合效率可達50%。雷射的輸出頻譜較窄,也有助于增加傳輸速率以及降低模態(tài)色散。

        2.2光導纖維

        光纖纜線包含一個核心,包層以及外層的保護被覆。核心與折射率較高的纖殼通常用高品質(zhì)的硅石玻璃制成,但是現(xiàn)在也有使用塑膠作為材質(zhì)的光纖。又因為光纖的外層有經(jīng)過紫外線固化后的壓克力被覆,可以如銅纜一樣埋藏于地下,不需要太多維護費用。然而,如果光纖被彎折的太過劇烈,仍然有折斷的危險。而且因為光纖兩端連接需要十分精密的校準,所以折斷的光纖也難以重新接合。

        我國已在干線上全面采用光纜,其中多模光纖已被淘汰,全部采用單模光纖,包括 G.652 光纖和 G.655 光纖。G.653 光纖雖然在我國曾經(jīng)采用過,但今后不會再發(fā)展。G.654 光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量,它在我國的陸地光纜中沒有使用過。干線光纜中采用分立的光纖,不采用光纖帶,干線光纜主要用于室外。

        2.3光放大技術(shù)

        光放大器的開發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化是光纖通信技術(shù)中的一個非常重要的成果,它大大地促進了光復用技術(shù)、光孤子通信以及全光網(wǎng)絡的發(fā)展。過去光纖通訊的距離限制主要根源于訊號在光纖內(nèi)的衰減以及訊號變形,而解決的方式是利用光電轉(zhuǎn)換的中繼器。這種中繼器先將光訊號轉(zhuǎn)回電訊號放大后再轉(zhuǎn)換成較強的光訊號傳往下一個中繼器,然而這樣的系統(tǒng)架構(gòu)無疑較為復雜,不適用于新一代的波長分波多工技術(shù),同時每隔20公里就需要一個中繼器,讓整個系統(tǒng)的成本也難以降低。但是有了光放大器后就可直接實現(xiàn)光信號放大。其原理是在一段光纖內(nèi)摻雜,稀土族元素如鉺,再以短波長雷射激發(fā),這樣便能放大光訊號,取代中繼器從而大大降低成本。

        2.4光交換

        以往,我們所構(gòu)建的通信網(wǎng)一般采用的是金屬線纜.在線路中傳輸?shù)闹饕獮殡娮有盘?,并通過電子交換機進行電子信號交換.但隨著科學技術(shù)的進一步發(fā)展,現(xiàn)在的通信網(wǎng)采用的是光纖.一般在光網(wǎng)絡中傳輸?shù)男畔⑺俣榷急容^快,這種狀況下電子開關(guān)根本不能對其形成有效的控制,只能在低次群中進行電子交換。但是如果我們采取光交換,就可以在高速信號中進行交換。在我國的數(shù)據(jù)網(wǎng)中信號主要的形式是“包”,交換方式也是“包交換”。這種信號的顆粒相對較小,所以可以使用電子交換的方式。但是,在骨節(jié)位置我們最好還是要使用光交換。

        光交換主要分為三種方式,即“空分”“時分”以及“波長交換”。但是在實際應用過程中光纖通信是一般選擇波長交換的這種方式。這種方式賦予各個交換對象具體的波長,只要我們發(fā)出某一個特定的波長就可以和相應的對象進行通信。開發(fā)和使用可變的波長光源就是這種方式的關(guān)鍵。我們采用這兩種方式就可以建立較為靈活的光交換網(wǎng)。

        2.5波長分波多工技術(shù)

        波長分波多工的實際做法就是將光纖的工作波長分割成多個通道,使其能在同一條光纖內(nèi)傳輸更大量的資料。一個完整的波長分波多工系統(tǒng)分為發(fā)射端的波長分波多工器以及在接收端的波長分波解多工器,最常用于波長分波多工系統(tǒng)的元件是陣列波導光柵。而目前市面上已經(jīng)有商用的波長分波多工器/解多工器,最多可將光纖通訊系統(tǒng)劃分成80個通道,也使得資料傳輸?shù)乃俾室幌伦泳屯黄芓b/s的等級。

        3.結(jié)語

        1990年至2000年間,光纖通訊產(chǎn)業(yè)受到因特網(wǎng)泡沫的影響而大幅成長。此外一些新興的網(wǎng)絡應用,如隨選視訊使得因特網(wǎng)帶寬的成長甚至超過摩爾定律,所預期集成電路芯片中晶體管增加的速率。而自因特網(wǎng)泡沫破滅至2006年為止,光纖通訊產(chǎn)業(yè)透過企業(yè)整并壯大規(guī)模,以及委外生產(chǎn)的方式降低成本來延續(xù)生命。雖然光纖網(wǎng)絡發(fā)展得到了極大的發(fā)展,但是還有許多未知等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。隨著信息需求的持續(xù)增加,光纖通訊技術(shù)的研究和應用也必然會得到更大的發(fā)展。現(xiàn)在光纖技術(shù)的的發(fā)展前沿就是全光網(wǎng)絡,使光通信完全的代替電信號通訊系統(tǒng),當然,這還有很長的路要走,我們?nèi)孕璨粩嗵剿鳌?/p>

        【參考文獻】

        [1]趙麗麗,王莉,蘇麗娜,鞠曉潔.淺談超寬帶無線通信技術(shù)的發(fā)展[J].數(shù)字技術(shù)與應用,2011(03).

        [2]張涵.光纖通信技術(shù)與光纖傳輸系統(tǒng)的分析與探討[J].科技創(chuàng)新導報,2011(01).

        [3]張正開.淺論我國光纖通信的現(xiàn)狀及未來發(fā)展出路[J].數(shù)字技術(shù)與應用,2010,(10).

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