光纤技术的发展及其在光通信中的应用研究

时间：2024-05-04

刘波(中国电信股份有限公司上海分公司上海 200438)

1 光纤技术的发展

光纤的全称是光导纤维，是一种光传导的工具，其原材料一般是玻璃或塑料，利用光的反射原理进行信息传导。自从“光纤”这一概念被提出后，就引起了广大研究者浓厚的研究兴趣，经过了长时间的研究，光纤技术已经得到了长足的发展，并应用到了人们的日常生活中，让人们享受到了便利，同时光纤技术仍处在不断发展的过程中，相信以后会有更加快速的光纤技术出现。目前光纤技术主要分为以下几类。

1．1多模光纤。经过研究者日以继夜研究出现的多模光纤的第一代光纤通信技术，多模光纤的光芯较大，直径一般在50μm至100μm之间，能够允许不同模式的光在同一根光线上传输，其传输速度较双绞线已经有了较大的提升，传输距离也得到了较大提升。正是由于多模光纤具有这么多的好处，自从上世纪七十年代多模光纤技术出现后就一直占据着重要的地位，多模光纤长期占据大量的销售份额，二十多年都没有被其他兴起的光纤技术所影响。另外，由于多模光纤制作成本较低，优势明显，在新世纪下还迎来了多模光纤的新发展，国际标准化机构在2002年左右与其他机构共同商议新一代多模光纤的标准制定，并且新一代多模光纤很快就被国际通用，多模光纤又一次焕发出光彩。

1．2单模光纤。单模光纤主要是指只能在指定波长下传播信息的光纤，即只能允许一个波峰通过，因此单模光纤的光芯较多模光纤细，一般只有9μm或10μm。正是由于单模光纤光芯太小，影响光纤传输的主要因素模式色散很小，因此单模光纤常用在远距离传输中。但是单模光纤对光纤材料和光源体要求比较高，尤其是单模光纤的光端机十分昂贵，这也造成了单模光纤的应用成本比多模光纤高的多，这也是多模光纤能够长期占据市场的重要原因。

1．3全波光纤。全波光纤的名称来源于光纤可利用的波段，从前的光纤一般具有两个窗口，即在两个光波段内信号的传播效果最好，即损耗最少，但在两个传播波段之间的光波传输损耗却较大，一直被人们认为这是不能使用的波段。全波光纤就是采用了新技术克服了两个窗口中间光传输损耗较大的问题，将两个窗口的间隔打通，使光波传输的波段大大扩宽，就把这个两个窗口合并成的窗口称为“全波窗口”，把这种光纤叫做全波光纤。因此，全波光纤大大拓宽了光纤通信的带宽，使光纤通信通路得到了增加，同时降低了光传播过程中的损耗，传播距离也较长，在城市城域网的建立中发挥着重要的作用。

2 光纤技术在光通信中的应用

随着光纤技术的不断发展，我国的光纤技术取得了长足的发展，在光通信中有着广泛的应用。

2．1光通信的主要步骤。利用光纤进行光通信主要步骤为将要传送的信息变为电信号输送到光发送机中，通过光纤进行信息传递，光接收机在接收到光信号后又将其转换成电信号，最后再通过信息还原技术还原得到所传输的信息，这就是利用光纤进行信息传递的整个过程。根据所使用光纤种类的不同，信息传输的速率和质量有所不同，成本也有所不同。

2．2波分复用技术的应用。由于光纤技术是利用光进行通信的通信技术，要想同时进行多路的信息传输，就必须在光线中将携带不同信息的光分开，分别进行传输与接收，就能实现多路信息的同时传输，大大提高信息的传输速率。由于光是一种波，所以就把这种技术叫做波分复用技术，这样就能充分利用光纤可通过的光的波段范围，让不同波长的光携带不同的信息，提升光纤的传输容量和信息传输效率。在实际通信过程中，波分复用技术将光纤允许通过的波长的光分为多个光路，让多路携带信息的光同时传输，极大的改善了过去网速慢的问题。例如商用的DWDM系统的传输容量可达400Gbit/s，而且一般的DWDM系统传输距离也已经达到2000km以上，这是人们过去所不敢想象的信息速率。

2．3光纤接入技术的应用。光纤接入技术主要是为了解决当前我国网速普遍偏慢的问题，满足大众的需求，使家家户户都能享受到高速网络带来的便利。利用光纤进行光通信时不仅要搭建好主干通信网络，将光纤接入千家万户才是更为重要的关键技术，只有真正实现“光纤到户”，才能让大众充分享受到信息时代的便利。我国早在2003年就已经在全国开展“光纤到户”的推广工作，时至今日，光纤入户工作已经基本覆盖到全国各大中小城市，已经有数以亿计的网民体验到高速网络的便利，这是我国光纤技术发展和通信技术应用上取得的重大成就之一。