光纖通信在電力通信中的應用分析

朱正才

摘 要：現在社會科學技術發展迅速，先進的科學技術以及信息手段已經逐漸實現生產生活各個領域的廣泛運用，傳統的光纖通信技術已經不能實現對時代需求愈發展的有效滿足，必須結合實際情況與先進的科學技術對其進行合理的改革與創新。這對電力系統通訊的發展有促進作用，同時對社會發展與經濟發展有積極意義。本文主要圍繞光纖技術發展以及在電力通訊中的應用進行分析。

關鍵詞：電力通信；光纖技術；超低損耗光纖

為了真正意義上實現電網的自動化控制與商業化運營，必須實現對電力通信系統的有需要建立，同時對其進行現代化管理有積極意義。電力通訊系統的建立，對安全穩定控制系統的保障有促進作用，同時可在一定程度上實現電網調度的自動化。這也是實現電力系統現代化管理的重要手段。所以說電力系統對國家電網系統正常運行有重要作用。相關部門以及工作人員必須提高對該項工作的重視程度，促進我國供電工作的順利進行。

一、光纖技術的發展

在過去的四十多年里我國光通信技術得到迅速發展，這也是對光纖技術發展的有效推動。通信系統與光線之間存在著相輔相成的關系，也就是說通信系統的不斷升級必須伴隨著業務的需求。系統和器件的進步對光纖提出了新的要求，推動了新型光纖的開發，光通信傳輸系統一共經歷四個發展階段每個階段，都對光纖技術進步的推動作用。下面我們對其進行仔細分析。

1.波長為853nm的led光源是第一代光纖通信系統的重要組成部分。同時其采用的是多模光纖。纖芯較大且數值孔徑較高多模光纖的顯著特征與優勢。可以方便地把信號光源耦合進光纖，光纖直接連接和熔接相對容易，多模光纖的模間色散對傳輸寬帶進行限制。1975年第一個實用的光纖通信系統在室外中進行應用。傳輸距離進一步的延伸傳聲，速度也在進行不斷的提高，多模光纖已經不能實現對系統要求的有效滿足。因此必須結合實際情況與先進的科學技術對其進行合理的改革與創新。

2.半導體激光器在1970年以后取得較大發展。光纖長波長傳輸窗口的應用促使單模光纖傳輸系統的構建順利進行。在真正意義上使得單模光纖傳輸系統成為可能。

3.單模光纖的工作窗口中衰減最低在1550nm波長，但該波長窗口中的色散非常大（+17ps/km/nm），這限制了高速率系統的傳輸距離。為充分利用該窗口衰減最低的優勢，光纖廠商開發了一種新型光纖，即色散位移光纖（DispersionShiftedFiber，DSF）（G.653光纖），該光纖實現了1550nm波長區域最小的色散值，可以使用光譜寬度只有幾個納米的激光器，從而實現了工長為1550nm的第三代光纖傳輸系統。

4.隨著摻鉺光纖放大器（ErbiumDopedFibreAmplifier，EDFA）和波分復用（WavelengthDivi-sionMultiplexing，WDM）技術的出現，出現了多道傳輸的第四代大容量光纖傳輸系統。研究表明色散位移光纖的色散值在1550nm時并不適合波分復用傳輸，這是因為四波混頻的非線性效應在色散為零時最強，導致2個相鄰信道間的串話干擾非常強烈。為減少四波混頻效應，需要適度的，色散應該盡量小以減少色散對傳輸的限制。因此提出了非零色散位移光纖（NonZeroDispersionShiftedFiber，NZDSF）（G.655光纖）的概念。目前，非零色散位移光纖已經廣泛敷設在全球高容量波分復用網絡中。

二、光纖新技術在電力通信中的應用

除了以上介紹的常規光纖外，隨著光通信技術的發展，也出現很多新型光纖，如超低損耗光纖、大有效面積光纖、200μm小外徑光纖等。這些光纖在衰減、有效面積、幾何尺寸等方面進行了優化，以滿足不同場景下的應用。

G.652光纖通過在纖芯中摻鍺的方式提高纖芯的折射率，和二氧化硅的包層材料間形成折射率差，以保證入射光在單模光纖中的傳播。但由于芯層中摻了入Ge2等金屬氧化物，會導致光纖損耗增加，因此傳統G.652光纖最低衰減為0.18～0.19dB/km。理論和實驗表明，光纖中的損耗主要來自于光纖材料的瑞利散射損耗和吸收損耗。由于摻鍺元素的存在，引起較高的光纖瑞利散射，導致摻鍺光纖的衰減無法降低。采用純硅芯單模光纖，減小了由于瑞利散射的衰減，實現了光纖損耗的進一步降低。

為了保證持纖芯和包層之間的折射率差，需要降低包層的折射率，這可以通過在包層中摻雜氟等元素實現。通過純硅纖芯的技術，石英光纖的衰減可以進一步降低到理論的最低值0.15dB/km。大規模應用于陸上長途傳輸光纖，在低衰減的同時還需要和現有G.652光纖兼容?？祵幑驹?008年推出了滿足G.652規范的SMF-28 R 超低損耗（UltraLowLoss，ULL）純硅光纖。其在1550nm附近衰減0.165dB/km左右，是衰減最低的G.652光纖，同時具有最低的偏振模色散指標。ULL光纖的優異衰減性能有效地提高了網絡冗余及光信噪比（OSNR），在實際應用中可以支持更長的跨段，減少網絡建設成本，為電網安全優質、經濟高效運行提供可靠支撐。超低損耗光纖最早在國內有著“電力天路”之稱的青藏直流聯網工程應用。

該光纖通信工程光纜線路全長1038km，共設有6個中繼站，其中最長中繼段為翻越唐古拉山口沱沱河至安多段，距離為295km。該段平均海拔超過5000m，自然環境惡劣，地質條件復雜，極端最低溫度低于零下50℃。為保障系統的安全運行，對線路的衰減余量提出了更高要求，因此需要采用超低損耗光纖等多種先進技術。2011年8月，國內高海拔、高寒環境下最長的無中繼光纖通信系統成功開通。工程施工（光纜鋪設、光纖熔接等）完成后，光纖0.177dB/km（常規光纖一般為0.20～0.22dB/km）的衰減使得整體系統性能大幅提高，為惡劣的環境變化和維護留下了余量，同時也能從容地應對未來網絡升級的需要。

三、結語

本文總結了光纖隨光通信技術發展演進的歷史，介紹了分類及各種光纖產品在電力通信中的應用，重點討論了最近出現的超低損耗光纖、大有效面積光纖、200μm小外徑光纖等新型光纖的技術特點及其在電力通信中的應用。其中超低損耗光纖通過降低光纖衰減可以延長跨段距離，在青藏直流重點工程中得到廣泛應用，為超長跨距通信提供了穩定可靠的解決方案。新一代光纖技術也將在實際應用中不斷改進、完善和豐富，以滿足未來運營商和智能電網建設對光纖通信的要求，對社會與經濟發展有積極意義。

參考文獻：

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