試論光纖通信技術的現狀及發展趨勢

孫博瑛

摘 要：光纖通信發展速度非常快，憑借其擁有的容量大、重量輕、體積小、低損耗、不易串音以及傳輸頻帶寬等優點越來越受到人們的歡迎。本文介紹了光纖通信技術的發展現狀，從波分復用系統、光孤子通信以及全光網絡三個方面詳細論述了光纖通信技術的發展趨勢。

關鍵詞：光纖；光纖通信；技術現狀；發展趨勢

1 光纖通信技術的發展現狀

光纖通信的產生和發展對電信發展史來說具有重要意義。從光纖理論的提出，再到光線技術的運用，直至如今高速光纖通信的發展，前后只有短短的幾十年。在國外，光纖技術的發展也取得了不錯的成績。20世紀60年代中期，英國研制出的最好的光線損耗超過了400分貝/千米。1969年，日本研制出了損耗為100分貝/千米的首根通信用光纖，康寧公司在1970年研制出了4分貝/千米的低損耗石英光纖以及損耗低于20分貝/千米的光纖。貝爾實驗室（Bell）在1974年制造出了性能高于康寧公司的光纖產品。1979年，在1.55千米處摻鍺石英光纖的損耗降低到了0.2分貝/千米，這與石英光纖理論損耗的極限值非常接近。

目前，國內生產光纖光纜的總量比較大，市場上出現了供大于求的現象。雖然有些光纖需要從國外進口，但是數量不多。國內的光纖光纜價格與國際市場上的價格相差不大，生產的成本已經很難再降低，利潤較低，沒有較強的國際市場競爭力，并且很少向國外出口。近二十年來，WDN和OPN是國內發展的兩個重點對象，并且發展程度相對比較成熟。

2 光纖通訊技術發展的趨勢

目前，信息技術正朝著寬帶化、數字化以及綜合化方向發展。隨著傳輸和交換地不斷融合，以及電路交換逐漸向分組交換發展，網絡的發展會變得更具兼容性、寬帶化以及智能化，也會變得更加安全、靈活以及可靠。

2.1 波分復用系統

因為波分復用技術具有超長距離傳輸和超大容量的特點，所以將其應用在光纖傳輸系統中可以大幅度提高系統的傳輸量。這項技術在日后的跨海光傳輸系統中的發展前景非常好。近年來，波分復用系統的發展速度非常快，已經有很多系統得到了廣泛應用。另一個提高傳輸容量的辦法是運用光時分復用技術（OTDM），這項技術是利用提高單信道的速率實現增加傳輸容量的目的，和波分復用技術的方法有所不同。OTDM技術實現的單信道最高速率可達640 Gbit/s。

若要大幅度提高光通信系統的傳輸容量，僅僅依靠WDM和OTDM兩種技術具有一定的局限性，可以采用將多個OTDM信號進行波分復用的方式來達到提高傳輸容量的目的。偏振復用（PDM）對相鄰信道之間的相互作用具有減弱的作用。因為在超高速信息系統中歸零（RZ）編碼信號占用的空間比較小，對色散管理分布的要求有所降低，并且歸零編碼方式對光纖的偏振模色散和非線性具有很強的適應能力，所以，RZ編碼傳輸方式在現在的超大容量的WDM/OTDM通信系統中得到了廣泛的應用。WDM/OTDM混合傳輸系統中有很多亟待解決的重要技術都在OTDM和WDM通信系統的關鍵技術的范圍之內。WDM和OTDM混合傳輸方式已經應用到了美國執行的ARPA計劃中來提高通信網絡的容量和寬帶。未來大容量和高速光纖系統的發展趨勢之一就是將WDM系統和OTDM系統進行適當地融合。其實，超過3 Tbit/s的很多實驗使用的傳輸方式都是WDM和時分復用相結合的結果。

2.2 光孤子通信

光孤子是一種較為特別的ps數量級別的超短光脈沖。在光纖的反常色散區，光孤子的群速度色散和非線性效應能夠達到一種平衡，所以在長距離傳輸光纖之后，它的速度和波形不會發生任何變化。光孤子通信就是通過光孤子這一載體完成了長距離的通信，如果在不出現任何錯誤的前提下，信息可以傳到很遠的地方。

光孤子技術的發展趨勢為：在傳輸速度方面，通過利用時域和頻域的超短脈沖產生、應用以及控制技術，以及超長距離的高速通信，能夠使目前的速率10～20 Gbit/s超過100 Gbit/s；在增加傳輸距離方面，通過減少ASE，以及運用整形、重定以及再生技術，可使傳輸距離超過100000 km；在高性能EDFA方面，能夠達到低噪聲高輸出EDFA的目的。雖然光孤子通信在實際的發展過程中存在不少的技術難題，但光孤子通信在發展中的一些突破讓人們看到了其在高速、大容量以及超長距離的全光通信中，特別是在海底光通信系統中有著廣闊的發展前景。

2.3 全光網絡

光纖通信技術發展的最高階段和理想階段就是全光網，其日后將應用于高速通信網。雖然傳統的光網絡節點間已經達到了全光化的目的，然而在網絡節點處使用電器件的情況沒有發生改變，這對當前通信網干線總容量的提高非常不利，所以，如今一個重要的課題就是實現真正的全光網。全光網自始至終以光的形式實現信息的傳輸和交換，因為它的電節點已經被光點取代，并且實現了節點的全光化，交換機在對用戶信息進行處理時是根據波長決定路由，而不再按照比特進行。

全光網絡結構十分簡單，并且組網較為靈活，在不安裝信號交換和處理設備的前提下，就可以根據實際需要來增加新節點。此外，全光網絡還具有很強的擴展性、開放性、透明性、兼容性以及可靠性，能夠提供較低的誤碼率、超大的容量以及巨大的寬帶，并且處理速度非常快。從全光網絡發展的整體趨勢來看，發展成真正的以交換技術和WDM技術為主的光網絡層，建立真正的全光網絡是今后光通信技術發展的主要方向，同時也是未來信息網絡的主要部分，還是通信技術發展的最高階段和理想階段。

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