光纖通信技術現狀及研究熱點分析

趙江波　劉靜偉

摘要：近年來，隨著科技的飛速發展，光纖通信技術也逐步成熟。作為信息傳遞方式的光纖通信技術，其本身憑借損耗低、容量大、抗干擾性強等特征，已成為寬帶綜合業務數字網絡的基礎媒介，目前在日常生活中占據著舉足輕重的地位。文章通過對光纖通信技術的概述及特征分析，重點研究該技術的發展歷程和當前研究現狀，最終對現階段光纖通信技術研究熱點進行詳細分析，希望對光纖通信業的發展具有一定的指導意義。

關鍵詞：光纖通信；發展現狀；研究熱點

隨著社會經濟的發展，人們對于信息傳輸、處理速度的要求日趨提升，而網絡技術的逐漸普及，使得通信技術研究更為重要，信息化高速公路建設已成為通信行業發展的整體趨勢。光纖通信技術依賴其高速度、高容量、高精確的特點，必將成為未來通信行業發展的主要方向。光纖通信主要通過光導纖維進行信號的傳輸。其主體由包層和內芯構成，包層用于保護內芯，而內芯較細，屬微米級，多束光纖聚集形成光纜。目前，光纖通信技術已成為信息產業的重要支柱和發展核心。

1光纖通信技術概述及特點

1.1光纖通信技術概述

光纖通信系統整體由數量眾多的光纖組成，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。自光纖通信技術研發開始，該技術憑借良好的性能而發展迅猛，尤其在現今信息大爆炸時代，光纖通信技術的應用對于通信行業的發展乃至整個社會的變革做出了巨大的貢獻。

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中，光纖通常會受到終端設備的影響，無法將寬頻帶這一特點充分表現，而通過光纖通信傳輸技術，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務的發展需求。

1.2.2低損耗，中繼距離長

相較于其他傳輸介質而言，實用石英材質光纖損耗可在0.2dB/km以下，遠小于其他介質，即使將來應用非石英材質光纖，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長遠的中繼距離，實際建設過程中可以大幅度降低通信系統成本，有利于提升系統的穩定性和可靠性。

1.2.3強抗干擾性能

制作光纖的材質具有絕緣性能，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備和高壓設備等工業電氣造成的干擾，可用于與高壓輸電線進行平行架設、或者與電力導體復合組成復合型光纜進行通信傳輸。光纖這一良好的抗干擾性能決定了其可廣泛應用于軍事、電氣等領域中。

1.2.4無串音干擾，保密性強

傳統通信傳輸過程中，載體承載信息極易被竊取泄露，所以傳統通信傳輸的信息保密效果較差。而光纖通信傳輸過程中，不存在干擾現象，信息很難從光纖中泄露。光波在轉彎處，由于彎曲半徑過小，容易泄露，但其強度也十分微弱。對于該問題，可采用涂敷消光劑措施消除，這樣既可實現信息的保密，也能夠滿足屏蔽串音干擾問題。

1.2.5線徑細、重量小

光纖內芯半徑約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占用空間小，具備節約地下管道資源、減少占地面積的優點。此外，光纖屬玻璃材質，重量極輕，構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光纖通信技術發展歷程及研究現狀

2.1光纖通信技術發展歷程

光纖通信技術研發開始于二十世紀五六十年代，正處于第三次工業革命時期，最早研制的光纖損耗率為每千米358分貝。數年后，英國通信研究所科學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出損耗率為每千米100分貝的光纖，較最初產品降低了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世紀中葉開始，光纖通信技術已經過了幾十年的研究，尤其在近十幾年中，該技術達到了長足的發展，新興技術不斷涌現，傳統意義上的通信能力大幅度提升，技術應用范圍更為廣泛。光纖通信技術已由單一的通信行業逐步轉向多元化層次，在社會各行各業中發揮著重要作用。

作為信息通信史上的一次重大變革，光纖通信技術從誕生的時刻開始便被賦予了強大的生命力。幾十年的開發研究，光纖通信技術經歷了從提出理論，到在工程領域的技術實踐，再到高速光纖通信普及的發展歷程，光纖通信技術發展大致上可分為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。

2.2光纖通信技術發展現狀

光纖技術的迅猛發展帶動了光纖通信技術領域的變革。現階段，光纖通信技術的主要發展方向為高速率、大容量傳輸，因此光纖本身的優勢可以在實際應中進一步體現出來，得到人們的認可并廣泛使用。隨著科技水平的提升和通信行業的發展，光纖通信必將走向成熟并涌現出更多新技術，發展前景遠大。

2.2.1光纖接入技術充分發展

傳統的通信技術已無法滿足人們日益增長的通信業務需求，其更需要速率更高、技術性更強的通信技術來適應當今社會節奏。因此，光纖接入技術逐漸發展完善。光纖接入網主要分成主干和用戶接入網兩部分。光纖接入技術可以從根本上解決信息傳輸速度難題，實現通信網絡信息高速傳輸。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，可提供無限制帶寬，滿足人們的工作生活需求。

2.2.2波分復用技術應用

波分復用技術基本原理在于不同波長光信號于發送始端組合，耦合后在光纜線路中一根光纖上傳輸，到達接收端后，將組合波光信號分離，經處理恢復到原形態后，出送到各個終端。該技術現階段研究最多、發展最快、應用最廣。目前己逐步成熟，在通信系統中發揮著不可替代的作用。

2.2.3技術存在難題，市場產業鏈不完善

目前來說，光纖通信技術已經有了長足的發展，傳輸和交換各階段技術均在一定程度上得到提升。但網絡核心架構的徹底改變，激化了光傳輸與交換技術的矛盾，如何實現二者的有機融合，已成為光纖通信技術的一項難題。

由于光纖通信市場的形成發展時間并不長，其產業鏈的發展完善還需要一段時間。除帶寬提升外，如何擴大用戶的帶寬需求也是產業鏈完善的重點內容。當前現狀為絕大多數上網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現象。因此，光纖通信市場產業鏈的完善還需運營商和用戶的共同努力。

2.2.4對應政策相對落后

雖然，當前光纖通信技術已經發展到一定的階段，但國家政策方面并未出臺一個相對完善的管理發展體系，各地區光纖通信技術的發展處于一盤散沙狀態，缺乏政府的鼓勵性優惠措施和法律法規的制約。

3光纖通信技術研究熱點分析

3.1追求超長距離、超大容量傳輸

波分復用技術的應用已經極大地提升了光纖傳輸系統的傳輸質量與容量，現階段的研究熱點已面向更加遠大的目標，逐漸追求超大容量、超長距離傳輸效果。近年來波分復用技術逐步從長途網擴展向城域網，產生了粗波分復用，并以其低成本、短距離、超大容量等特點得到廣泛應用。而密集波分復用技術和光時分復用技術的相結合理論的提出，可以實現對通信系統容量和速率的進一步提升，達到Tbit/s速度傳輸，而多光時分復用信號可以更大程度上提升傳輸容量。目前該類技術正處于研究熱門階段。

3.2光孤子通信系統

光波傳遞過程中易發生色散現象產生損耗，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。經科研人員的不懈探索，最終發現色散現象可以被光纖非線性效應產生的電弧子抵消，從而解決了光波傳輸損耗難題。光弧子通信技術的研究是當前研究的熱點，也是21世紀最具發展潛力的通信技術。

3.3新一代光纖研發

新形勢下，通信行業的高速發展必須依賴于光纖的更新換代，因此，加大新一代光纖的研發也將成為光纖通信技術研究熱點之一。通信行業中在光纖研制方面已取得一定的突破，其基于干線網和城域網需求，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技術對于通信技術的影響也頗深，但現階段其距離實際應用仍有一段距離，需要一個較長的發展歷程。

3.4全光網絡

作為光纖通信技術發展的最高階段，全光網絡的實現一直是科研人員們努力的目標，通信行業的未來也必將屬于全光網絡。當前，傳統光網絡雖節點光化，但網絡節點依然采用電器件，通信網絡容量提高受限。因此，全光網絡實現已成為一個重點研究課題，特點在于全光網絡透明性良好，又兼具開放性，兼容性能好，可提供巨大帶寬和超大容量，而且全光網絡處理速度快，誤碼率低，結構簡單靈活。目前，全光網絡尚處于研發階段，只取得了初步的成果，卻展現出了良好的發展前景。

4結語

信息、網絡技術的發展可以推動社會的進程，而光纖通信技術作為信息技術的重點支撐，其必將在未來通信行業的發展中起到至關重要的作用。在21世紀的今天，光纖通信技術即將迎來一個嶄新的全速發展時代，高速率、大容量、性能好的全光網絡將逐漸普及，最終推動通信行業的變革，實現社會經濟的進步。