趙江波　劉靜偉

摘要：近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，光纖通信技術(shù)也逐步成熟。作為信息傳遞方式的光纖通信技術(shù)，其本身憑借損耗低、容量大、抗干擾性強(qiáng)等特征，已成為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)媒介，目前在日常生活中占據(jù)著舉足輕重的地位。文章通過對光纖通信技術(shù)的概述及特征分析，重點研究該技術(shù)的發(fā)展歷程和當(dāng)前研究現(xiàn)狀，最終對現(xiàn)階段光纖通信技術(shù)研究熱點進(jìn)行詳細(xì)分析，希望對光纖通信業(yè)的發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：光纖通信；發(fā)展現(xiàn)狀；研究熱點

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對于信息傳輸、處理速度的要求日趨提升，而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸普及，使得通信技術(shù)研究更為重要，信息化高速公路建設(shè)已成為通信行業(yè)發(fā)展的整體趨勢。光纖通信技術(shù)依賴其高速度、高容量、高精確的特點，必將成為未來通信行業(yè)發(fā)展的主要方向。光纖通信主要通過光導(dǎo)纖維進(jìn)行信號的傳輸。其主體由包層和內(nèi)芯構(gòu)成，包層用于保護(hù)內(nèi)芯，而內(nèi)芯較細(xì)，屬微米級，多束光纖聚集形成光纜。目前，光纖通信技術(shù)已成為信息產(chǎn)業(yè)的重要支柱和發(fā)展核心。

1光纖通信技術(shù)概述及特點

1.1光纖通信技術(shù)概述

光纖通信系統(tǒng)整體由數(shù)量眾多的光纖組成，其主要制作材料為玻璃，本身屬電氣絕緣體，無需考慮接地回路問題。自光纖通信技術(shù)研發(fā)開始，該技術(shù)憑借良好的性能而發(fā)展迅猛，尤其在現(xiàn)今信息大爆炸時代，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用對于通信行業(yè)的發(fā)展乃至整個社會的變革做出了巨大的貢獻(xiàn)。

1.2光纖通信的特征

1.2.1通信寬頻帶，容量高

在單一波段光纖通信系統(tǒng)中，光纖通常會受到終端設(shè)備的影響，無法將寬頻帶這一特點充分表現(xiàn)，而通過光纖通信傳輸技術(shù)，這一缺陷可以得到完美解決。光纖通信的寬頻帶、高容量特點對于信息的傳輸意義重大，能夠滿足未來寬帶綜合業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

1.2.2低損耗，中繼距離長

相較于其他傳輸介質(zhì)而言，實用石英材質(zhì)光纖損耗可在0.2dB/km以下，遠(yuǎn)小于其他介質(zhì)，即使將來應(yīng)用非石英材質(zhì)光纖，其損害值也在10-9dB/km左右。光纖低損耗的特點便決定了光纖通信可以實現(xiàn)長遠(yuǎn)的中繼距離，實際建設(shè)過程中可以大幅度降低通信系統(tǒng)成本，有利于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

1.2.3強(qiáng)抗干擾性能

制作光纖的材質(zhì)具有絕緣性能，受到雷電、電離層等的干擾作用較弱，也可以一定程度上抵抗電氣化設(shè)備和高壓設(shè)備等工業(yè)電氣造成的干擾，可用于與高壓輸電線進(jìn)行平行架設(shè)、或者與電力導(dǎo)體復(fù)合組成復(fù)合型光纜進(jìn)行通信傳輸。光纖這一良好的抗干擾性能決定了其可廣泛應(yīng)用于軍事、電氣等領(lǐng)域中。

1.2.4無串音干擾，保密性強(qiáng)

傳統(tǒng)通信傳輸過程中，載體承載信息極易被竊取泄露，所以傳統(tǒng)通信傳輸?shù)男畔⒈Ｃ苄Ч^差。而光纖通信傳輸過程中，不存在干擾現(xiàn)象，信息很難從光纖中泄露。光波在轉(zhuǎn)彎處，由于彎曲半徑過小，容易泄露，但其強(qiáng)度也十分微弱。對于該問題，可采用涂敷消光劑措施消除，這樣既可實現(xiàn)信息的保密，也能夠滿足屏蔽串音干擾問題。

1.2.5線徑細(xì)、重量小

光纖內(nèi)芯半徑約0.1mm左右，為單管同軸電纜的1%。線徑低這一特點使得整個傳輸系統(tǒng)占用空間小，具備節(jié)約地下管道資源、減少占地面積的優(yōu)點。此外，光纖屬玻璃材質(zhì)，重量極輕，構(gòu)成的光纜重量也較小，1m單管同軸電纜重量為11kg，而同容量下光纜僅為90g。

2光纖通信技術(shù)發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀

2.1光纖通信技術(shù)發(fā)展歷程

光纖通信技術(shù)研發(fā)開始于二十世紀(jì)五六十年代，正處于第三次工業(yè)革命時期，最早研制的光纖損耗率為每千米358分貝。數(shù)年后，英國通信研究所科學(xué)家在理論上推測光纖通信最低損耗可降至每千米19分貝；隨后日本科研人員成功研發(fā)出損耗率為每千米100分貝的光纖，較最初產(chǎn)品降低了50%以上。英國緊接著研制出了每千米損耗20分貝以下的石英光纖。而最新研發(fā)的摻鍺石英光纖損耗為每千米0.2分貝，已接近理論損耗極限值。

從20世紀(jì)中葉開始，光纖通信技術(shù)已經(jīng)過了幾十年的研究，尤其在近十幾年中，該技術(shù)達(dá)到了長足的發(fā)展，新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)意義上的通信能力大幅度提升，技術(shù)應(yīng)用范圍更為廣泛。光纖通信技術(shù)已由單一的通信行業(yè)逐步轉(zhuǎn)向多元化層次，在社會各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用。

作為信息通信史上的一次重大變革，光纖通信技術(shù)從誕生的時刻開始便被賦予了強(qiáng)大的生命力。幾十年的開發(fā)研究，光纖通信技術(shù)經(jīng)歷了從提出理論，到在工程領(lǐng)域的技術(shù)實踐，再到高速光纖通信普及的發(fā)展歷程，光纖通信技術(shù)發(fā)展大致上可分為5個階段：（1）波段為850納米的多模光波；（2）波段為1310納米的多模光纖；（3）1310納米單模光纖；（4）1550納米單模光纖；（5）長距離傳輸光纖通信技術(shù)。

2.2光纖通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

光纖技術(shù)的迅猛發(fā)展帶動了光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的變革?，F(xiàn)階段，光纖通信技術(shù)的主要發(fā)展方向為高速率、大容量傳輸，因此光纖本身的優(yōu)勢可以在實際應(yīng)中進(jìn)一步體現(xiàn)出來，得到人們的認(rèn)可并廣泛使用。隨著科技水平的提升和通信行業(yè)的發(fā)展，光纖通信必將走向成熟并涌現(xiàn)出更多新技術(shù)，發(fā)展前景遠(yuǎn)大。

2.2.1光纖接入技術(shù)充分發(fā)展

傳統(tǒng)的通信技術(shù)已無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信業(yè)務(wù)需求，其更需要速率更高、技術(shù)性更強(qiáng)的通信技術(shù)來適應(yīng)當(dāng)今社會節(jié)奏。因此，光纖接入技術(shù)逐漸發(fā)展完善。光纖接入網(wǎng)主要分成主干和用戶接入網(wǎng)兩部分。光纖接入技術(shù)可以從根本上解決信息傳輸速度難題，實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)信息高速傳輸。目前，光纖接入的最終方式為FTTH（光纖到戶），支持全光接入，光纖寬帶特性充分展現(xiàn)，可提供無限制帶寬，滿足人們的工作生活需求。

2.2.2波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用

波分復(fù)用技術(shù)基本原理在于不同波長光信號于發(fā)送始端組合，耦合后在光纜線路中一根光纖上傳輸，到達(dá)接收端后，將組合波光信號分離，經(jīng)處理恢復(fù)到原形態(tài)后，出送到各個終端。該技術(shù)現(xiàn)階段研究最多、發(fā)展最快、應(yīng)用最廣。目前己逐步成熟，在通信系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。

2.2.3技術(shù)存在難題，市場產(chǎn)業(yè)鏈不完善

目前來說，光纖通信技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展，傳輸和交換各階段技術(shù)均在一定程度上得到提升。但網(wǎng)絡(luò)核心架構(gòu)的徹底改變，激化了光傳輸與交換技術(shù)的矛盾，如何實現(xiàn)二者的有機(jī)融合，已成為光纖通信技術(shù)的一項難題。

由于光纖通信市場的形成發(fā)展時間并不長，其產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展完善還需要一段時間。除帶寬提升外，如何擴(kuò)大用戶的帶寬需求也是產(chǎn)業(yè)鏈完善的重點內(nèi)容。當(dāng)前現(xiàn)狀為絕大多數(shù)上網(wǎng)用戶傾向于瀏覽新聞、電子郵箱等等，很少存在大量使用高帶寬服務(wù)現(xiàn)象。因此，光纖通信市場產(chǎn)業(yè)鏈的完善還需運營商和用戶的共同努力。

2.2.4對應(yīng)政策相對落后

雖然，當(dāng)前光纖通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一定的階段，但國家政策方面并未出臺一個相對完善的管理發(fā)展體系，各地區(qū)光纖通信技術(shù)的發(fā)展處于一盤散沙狀態(tài)，缺乏政府的鼓勵性優(yōu)惠措施和法律法規(guī)的制約。

3光纖通信技術(shù)研究熱點分析

3.1追求超長距離、超大容量傳輸

波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)極大地提升了光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量與容量，現(xiàn)階段的研究熱點已面向更加遠(yuǎn)大的目標(biāo)，逐漸追求超大容量、超長距離傳輸效果。近年來波分復(fù)用技術(shù)逐步從長途網(wǎng)擴(kuò)展向城域網(wǎng)，產(chǎn)生了粗波分復(fù)用，并以其低成本、短距離、超大容量等特點得到廣泛應(yīng)用。而密集波分復(fù)用技術(shù)和光時分復(fù)用技術(shù)的相結(jié)合理論的提出，可以實現(xiàn)對通信系統(tǒng)容量和速率的進(jìn)一步提升，達(dá)到Tbit/s速度傳輸，而多光時分復(fù)用信號可以更大程度上提升傳輸容量。目前該類技術(shù)正處于研究熱門階段。

3.2光孤子通信系統(tǒng)

光波傳遞過程中易發(fā)生色散現(xiàn)象產(chǎn)生損耗，使得在光纖通信過程中傳輸容量和距離受到一定程度的限制，也制約了光纖制作工藝的研發(fā)。經(jīng)科研人員的不懈探索，最終發(fā)現(xiàn)色散現(xiàn)象可以被光纖非線性效應(yīng)產(chǎn)生的電弧子抵消，從而解決了光波傳輸損耗難題。光弧子通信技術(shù)的研究是當(dāng)前研究的熱點，也是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ耐ㄐ偶夹g(shù)。

3.3新一代光纖研發(fā)

新形勢下，通信行業(yè)的高速發(fā)展必須依賴于光纖的更新?lián)Q代，因此，加大新一代光纖的研發(fā)也將成為光纖通信技術(shù)研究熱點之一。通信行業(yè)中在光纖研制方面已取得一定的突破，其基于干線網(wǎng)和城域網(wǎng)需求，已研制出了非零色散光纖和全波光纖，尤其是全波光纖，將成為未來研究的重點。此外，BPON技術(shù)對于通信技術(shù)的影響也頗深，但現(xiàn)階段其距離實際應(yīng)用仍有一段距離，需要一個較長的發(fā)展歷程。

3.4全光網(wǎng)絡(luò)

作為光纖通信技術(shù)發(fā)展的最高階段，全光網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)一直是科研人員們努力的目標(biāo)，通信行業(yè)的未來也必將屬于全光網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)雖節(jié)點光化，但網(wǎng)絡(luò)節(jié)點依然采用電器件，通信網(wǎng)絡(luò)容量提高受限。因此，全光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)已成為一個重點研究課題，特點在于全光網(wǎng)絡(luò)透明性良好，又兼具開放性，兼容性能好，可提供巨大帶寬和超大容量，而且全光網(wǎng)絡(luò)處理速度快，誤碼率低，結(jié)構(gòu)簡單靈活。目前，全光網(wǎng)絡(luò)尚處于研發(fā)階段，只取得了初步的成果，卻展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。

4結(jié)語

信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展可以推動社會的進(jìn)程，而光纖通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重點支撐，其必將在未來通信行業(yè)的發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。在21世紀(jì)的今天，光纖通信技術(shù)即將迎來一個嶄新的全速發(fā)展時代，高速率、大容量、性能好的全光網(wǎng)絡(luò)將逐漸普及，最終推動通信行業(yè)的變革，實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。