光纖通信的傳輸特性及應用分析

河北海通偉業通信技術有限公司 鄭立士

光纖通信的傳輸特性及應用分析

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光纖通信傳輸以其優良的傳輸特性，一經興起便迅速贏得廣大通信商的青睞，在世界各地均廣泛應用。要想更好地利用光線通信為人類造福，就必須深入地了解其傳輸特性和損耗特征。通過分析光線通信傳輸的傳輸特性，解析了光纖通信的優勢所在和損耗規避的方法，并提出了光纖通信傳輸的應用前景。

光纖通信；傳輸特性；損耗

光纖通信是以光波作為信息的載體進行信息傳輸的一種通信方式，在近些年來得到了快速的發展和應用。由于光纖通信具有寬頻帶、大容量、耗損低、抗干擾能力強等優勢，一經興起便迅速蔓延開來，在全球范圍內廣泛應用。作為當前最具前景的通信方式之一，光纖通信有著眾多其它傳播方式不具備的特性，使得光纖通信正在成為當前信息技術革新的重要標志，并在未來的信息產業中占有重要地位。

1 光纖通信的傳輸特性

光纖通信傳輸的根本任務是要完成信號的快速、可靠地輸出，因此，在應用光纖通信傳輸的時候必須對光纖通信的傳輸特性及影響其傳輸特性的因素進行充分認識，以便在生產加工光纖線纜及其設備的過程中能夠有意識地對其進行合理優化，以進一步改善光纖通信的質量。

1.1 光纖通信的損耗特性

1．1．1 吸收損耗

光纖信號在傳輸過程中會遇到一些具有能夠吸收光波材質的材料，這些材料會吸收光纖通信傳輸過程中的光波信號，進而引起光波信號的衰減，形成損耗。同時，由于光波信號是一種能量的形式存在和傳輸的，在其整個輸出過程中也會被消耗或轉化掉部分能量，形成的損耗也稱之為吸收損耗。光纖材料與普通的銅線線纜不同，其玻璃材質能夠吸收光波并轉化光波的能量，也就是說光纖材料本身就具有吸收光波信號的能力，這種材料本身的特性稱之為本征吸收特性，其帶來的信號損耗也稱為本征損耗。雖然一定程度上的吸收損耗不可避免，但是光纖材料的信號吸收也是呈現出一定規律的，充分認識并利用這一規律可以在很大程度上降低材料吸收所引起的損耗。光波被材料吸收的波長范圍集中在紅外區和紫外區，而紫外區0.1mm范圍之內的光波通常更容易被吸附，在1mm～1.6mm之外的區域，光波的損耗明顯減少，也就是說有光波吸收最弱的區域存在。

此外，影響光纖傳輸本征損耗的還包括光纖自身存在的雜質，包括金屬屑、水汽等，這些雜質比玻璃材質的吸收性更強，在光纖傳輸的過程中嚴重影響著光纖信號的傳輸效果。例如，金屬碎屑具有很強的導電性，容易電離水汽中的氫氧根離子，光波信號在受到帶電的氫氧根粒子時最容易被吸收，進而引起傳輸信號的損耗。因此，在光纖纜線的制造過程中，應竭力避免出現金屬雜質和水分殘留，但是這在光纖線纜和設備的制造加工過程中一直是技術難點。

1．1．2 散射損耗

光纖中的傳輸信號是光波，折射和散射是光的特性，在遇到一些不均勻的材料質地或受到微粒的干擾，光信號就會發生折射現象，進而引起光波信號的衰弱，形成損耗，稱之為散射損耗。散射是由于光的特性所引起的，也是一種被人們所熟知的物理現象。在光纖線纜中的散射主要是由于光纖材料的不均勻所致，要想進一步降低光波信號的散射損耗，只能通過提高光纖材料的質量來實現。

1．1．3 結構不均勻散射損耗

除了前面所介紹的散射損耗外，還存在著一些別的形式的散射損耗，其中以結構不均勻所導致的信號損耗最為常見。光纖線纜本身也是由一些特質材料所組成，假使光纖的傳輸芯子與其包層的間距設置不合理，或者存在著嚴重的不平整現象，就會使得光纖在傳輸的過程中持續發生折射和散射，形成大量的光波損耗。光波信號在線纜中縱向傳輸，由于光纖結構的缺陷導致其內部結構在傳輸線路中不斷變化，會使得光波信號不斷地衰減，嚴重影響著光纖的傳輸效果。實際上，這種結構本身的缺陷是能夠利用制造技術和施工工藝進行彌補和改善的。隨著光纖通信傳輸技術的快速發展，結構不均勻散射損耗已經能夠被控制在很小的范圍內。

1．1．4 彎曲損耗

光纖線纜作為光波信號的傳輸載體，承載著運輸光纖信號的主要職責。在光纖線纜的敷設過程中會出現一定的彎曲，引起廣信芯子的彎曲，使得光波傳輸過程中出現不必要的反射，形成損耗，這種意義上的損耗實際上可以稱作是輻射損耗。當光纖玻璃的彎曲超過信號傳輸所需求的條件時，位于光纖線纜彎曲時兩側的光纖線纜會對光波信號產生一定程度上的干擾，進而導致對光纖信號的衰減。因此，線纜彎曲會對光纖信號傳輸造成一定的損耗，稱之為彎曲損耗。但從根本上來看，彎曲損耗并不是由于物理作用而導致的。彎曲損耗作為光纖信號傳輸的一種干擾，是能夠通過改進施工工藝加以避免的。從理論上來說，只要光纖線纜彎曲半徑足夠大，其產生的彎曲損耗就能夠忽略不計。因此，在線纜的施工過程中，應密切關注線纜的彎曲度都控制在反射干擾范圍以外。

1.2 光纖的色散特性

光纖的色散是指光纖所傳輸信號的不同模式或不同頻率成分，由于其傳輸速度的不同，從而引起傳輸信號發生畸變的一種物理現象。換句話說，光纖的色散特性是指光波信號在傳輸過程中，由于信號的模式、頻率等不同，在傳輸過程中的速度也會有所差異，其信號到達終端的時間存在差別，有的頻率的信號速度快，先到達，速度慢的后到達，形成了一定的延時，這種延時差別可以稱作是光纖的色散。光纖傳輸距離越長，這種信號延遲的現象越明顯，表現出來就是信號顏色上的差異。當光纖信號的色散現象過于明顯時，就會影響信號傳輸的效果。通常情況下，光纖通信系統均使用了數字通信方式，這種方式下發出的數字脈沖信號在傳輸一段距離后，其信號內的各頻率成分逐漸散開，整個光脈沖信號被分散成多股，并且各股間會形成干擾，甚至彼此重疊在一起，使得原始信號產生了變化，在解碼過程中誤碼率上升，導致通信信號傳輸效果嚴重受損。為了解決這種光波信號的色散所造成的信號質量下降，應當對信號傳輸脈沖間的碼間距離加大，減少單位時間的脈沖數量，降低單位時間內的通信容量。同時，尋找優質的、色散小的光纖，也是未來光纖傳輸設備發展的主要方向之一。

2 光纖通信傳輸的應用分析

信息技術的飛速發展給廣大用戶提供了巨大的便利，尤其是光纖通信技術的發展，提高了信息傳輸的速度。光纖通信的優良特性使得其在商業、工業及軍事領域大量應用。雖然光纖通信傳輸技術尚處于初級發展階段，但相信隨著光纖通信的優勢越來越突出，未來的通信傳輸方式中光纖必將占據強有力的地位。

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