淺議影響光纖通信傳輸距離的因素與對策

【摘 要】光纖傳輸是一項先進的技術，該技術提高了通信的質量與效率。光纖通信是信息技術不斷發展的產物，其主要是以光作為信息載體，并以光纖作為主要的通信傳輸方式。一般情況下，光纖傳輸的距離越遠，通訊的信號以及通信的效果則越好。本文分析了影響光纖通信傳輸距離的因素，筆者結合自身經驗，提出了幾點相應的對策，希望可以促進我國光纖通信事業更好的發展。

【關鍵詞】光纖通信；傳輸距離；因素；功率；改善措施

光纖通信是我國重要的信息傳輸方式，其應用的范圍比較廣，而且通訊信號比較強，有著較好的通信效果。延長光纖通信的傳輸距離，可以提高通信的效率以及信息傳輸的質量，所以，相關技術人員一定要了解與掌握影響光纖通信傳輸距離的因素，還要通過相關的措施降低光信號的損耗，提高信號出阿叔的質量，防止通信距離遭到限制。延長光纖通信傳輸距離的方式很多，常見的是在光纖線路上增設中繼器，其可以起到擴大信號的作用，而且提高了信號傳輸的速率，是一種較為經濟的改善措施。

1.影響光纖通信傳輸距離的因素

光纖通信的方式應用范圍比較廣，在通信傳輸的過程中，信號的強弱影響了信息傳輸的質量，另外，光纖的損壞、電子器件的性能以及光網絡結構的優化程度，都是影響光纖通信傳輸距離的重要的因素。

1.1光發送機與光接收機

光纖通信的信息載體主要是光，其傳輸通訊的方式主要是光纖，所以，光接收靈敏度、發送機效率以及光纖光纜線路的質量，都對光纖傳輸系統有著較大影響，這些因素決定了系統的中繼長度。計算光纖傳輸系統中繼距離的公式是：

L=Ps-PR-Me-∑Ac/Af+As+Mc（km）

該公式中，Ps是指發送光功率，PR：出纖光功率即接收靈敏度。這里減除了耦合器的衰減和色散的影響；Me：設備富余度；∑Ac：其他耦合器引起的衰減；Af：光纖的衰減系數；As：光纖固定接頭的平均熔接衰減；Mc：光纜富余度。

從上述公式中可以看出，光發送機以及接收機的入纖光功率是影響光纖通信傳輸距離的主要因素。

1.2功率消耗情況

光纖通信系統中，光發射機的發射功率有限，而光接收機在運作的過程中會產生一定噪聲，為了保證系統接收信號的質量與能力，必須保證信號光功率的穩定輸出，還要降低光纖傳輸的損耗，這樣才能避免光纖通信傳輸距離受到限制，才能降低功率的損耗。當光纖系統帶寬大于信號帶寬時，光纖傳輸系統的傳輸距離最遠，其計算公式可以表示為：

L=[Ltotal-（Lcoup+Lc+L（fm）+Lm）]/α

其中：假設光源發射的平均光信號功率為Ps，光接收機接收的最小平均光功率為PRmin，那么系統從光發射機到接收機之間允許的光功率總損耗為：

Ltotal=10lg（Ps/PRmin）

Ltotal表示光源與光纖的耦合損耗和光纖與光探測器的耦合損耗的和；Lc表示光纖之間各種連接損耗的總和；L（fm）表示由于光源和傳輸光纖的有限頻帶寬度導致的光信號強度下降的等效損耗；Lm表示光纖系統設計時留的富余量；L為傳輸距離，α為每公里光纖傳輸損耗系數；αL表示光纖的傳輸損耗。光在傳輸過程中的各種損耗也是影響光通信系統傳輸距離的主要因素。

2.改善光纖通信傳輸距離受到限制的措施

2.1提高光發送機的性能與質量

光纖通信傳輸距離的大小與光發送機入纖光功率有關，所以，相關工作人員要努力改善光發送機的性能，并提高其質量，避免強光對光纖折射率的影響，還要注意對光信號相位的調整，避免光脈沖頻率出現較大變化。如果光脈沖的寬度過大，則會限制系統的帶寬，進而影響光纖通信傳輸的距離。為了改善光發送機的性能，相關人員必須選擇碼型適合的光發送機，這樣可以保證在增加其他設施后，有效延長光纖傳輸距離。當光纖傳輸距離較長，而且傳輸速率較高時，發送機色度色散、光纖非線性效應都會發生較為明顯的物理效應，這會嚴重影響傳輸容量的增加，也會降低信號的覆蓋范圍。所以，工作人員必須對光發送機的碼型進行調制。由于RZ碼對光纖非線性效應有著一定免疫能力，所以改變其脈沖，則可以減小信道間的制約作用。此外，為了盡可能利用全部的光源功率輸出、延長系統傳輸距離，通信系統應采用外調制技術。

2.2增強光接受機的性能

光接受機是光纖通信系統中重要的設備，其可以將光纖傳輸后衰減的脈沖信號轉變為電脈沖信號，還可以對光纖進行放大以及再生還原，使其成為標準的數字脈沖信號。數字光接收機的輸入光功率和誤碼率兩者是互相矛盾的，因此必須對其中一個進行人為的規定，一般規定誤碼率為10-9.根據這一要求，就可以找到數字光接收機所接收到的最小光功率作為其性能指標，即接收靈敏度。提高光接收機的靈敏度也可以延長光纖通信的傳輸距離。

色散導致脈沖展寬，當脈沖展寬超過分配給它們的時隙時，一部分脈沖能量進人相鄰時隙而導致碼間干擾。而本時隙內脈沖能量降低，使判決電路的SNR降低，從而導致接收機靈敏度的惡化。因此要盡量減小通信系統中的色散。

頻率啁啾是限制廣播系統性能的重要因素。對半導體激光器進行調制時，有源區的折射率、傳播常數及光脈沖的相位均發生變化，這種由調幅到調相的轉換導致光譜的加寬，稱為頻率啁啾。帶有頻率啁啾的光脈沖在色散光纖中傳輸時，脈沖形狀將發生變化。由于光譜移動，當脈沖在光纖中傳輸時，包含在脈沖啁啾分量的部分功率將逸出比特時隙。該功率損耗降低了接收機的SNR，使靈敏度惡化。可采用EAM和MZ-M等預啁啾調制技術來改善系統性能。

2.3減小系統傳輸損耗

影響系統傳輸距離的損耗主要有連接損耗、傳輸損耗和耦合損耗。現在光纖連接器技術發展已經比較成熟，連接損耗可以忽略。傳輸損耗與光纖傳輸損耗系數有關，可以通過選擇合適的通信窗口來減小傳輸損耗。光耦合器又叫光分波合波器，分波器合波器的插入損耗小、隔離度大、帶內損耗平坦、帶外插入損耗變化陡峭、低的偏振相關性、溫度穩定性好、復用道路多等。目前在WDM系統中使用的光分波合波器主要有陣列波導光柵（AWG）、相控陣列分波器、可調諧濾波器、干涉膜濾波器、光柵耦合器等。

3.結語

光纖通信傳輸是我國當前信號傳輸的主要方式，其傳輸速率比較高，而且信號覆蓋面比較廣，提高光纖通信傳輸的距離，可以有效促進通訊行業的發展。影響光纖通信傳輸距離的因素很多，利用光纖放大器這一設備，可以有效延長光纖傳輸系統的傳輸距離；通過在光纖中增加中繼器的方式，可以拓寬信號的覆蓋率，使光網絡傳輸體系得到更好的優化，還可以提高新型光器件的生產效率，使超長距離的通信傳輸成為可能。本文對改善光纖通信傳輸距離受限的對策進行了介紹，希望對相關技術人員改善傳輸技術有所幫助。

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