光纖通信技術及應用

曲曉龍

1引言

光纖通信技術是目前采用較廣、應用較多的現代通信技術，光纖通信技術采用光纖作為傳輸介質，具有傳輸速率高、傳輸容量大、傳輸帶寬較寬、抗電磁干擾能力強，光纖線路使用壽命長、光纖線路障礙率低等優點。目前提高光路通道傳輸寬帶的方法主要包括2種方式：一種方式為提高光纖通信的單信道傳輸速率；另一種方式增加單光纖中傳輸的波長數，即波分復用技術。

2光纖通信系統概念

光纖通信是通過光導纖維傳輸信息的一種通信系統。發送端首先將用戶想傳送的模擬、數字信號轉化為光信號，然后讓半導體激光器或發光二極管等通信光源發出的光隨電信號變化，經過調制后通過光纖把該光信號傳向遠端用戶；接收端用光源探測器接收光信號，并將該光信號還原為電信號后，再變成用戶可識別的模擬、數字信號，這樣就構成一個完整的光纖通信系統。

3光纖通信的優勢

①光纖的傳輸損耗較低。對于幾兆赫以上的信號傳輸，與傳統通信電纜或同軸電纜相比較，光纖能有效降低損耗。

②光纖的傳輸帶寬較寬。由于光波的頻率高，可供利用的頻帶很寬，能夠容納大容量通信，尤其適合高速率傳輸，可以滿足數字通信的需要。

③光纜線路彎曲半徑較小。在線路設計及施工過程中可將光纖的彎曲半徑做到幾厘米數量級，這樣既能優化光纜線路又不會影響傳輸質量。

④抗干擾性強。光纖傳輸不受電磁輻射、電磁感應影響，且光纖線路不具有導電性，容易確保光纜線路安全。

⑤安全性高。光纖通信傳輸線路的串音較少、保密性高，較銅纜傳輸能有效對傳輸信息進行加密保護，提高信息傳輸保密性。

⑥不易損壞。光纖所使用的原材料資源較為豐富，光纜線路成本較低，使用壽命較長。

4光纖連接損耗因素分析

4.1多模光纖連接損耗產生因素

因光纖制造技術較為復雜，目前仍無法避免光纖在參數方面的偏差問題。所連接光纖的相關參數中一項或者多項出現失配問題，就將產生不同程度的本征因素，從而引起連接損耗。如果有折射率差、纖徑或者數值孔徑較小的光纖，在向大的方向進行傳輸時，則不產生相應的損耗。

外部因素是指接頭機具的精度、操作工藝水平和監測控制等因素。2根光纖在連接后難免存在軸心錯位、軸向傾斜及縱向分離或纖芯/包層變形等情況，都將導致光通過連接部位時，產生傳輸損耗。

4.2單模光纖連接損耗產生因素

單模光纖的本征因素對光纖的連接損耗影響最大的因素是模場直徑。單模光纖的外界因素與多模光纖的外界因素是一致的，主要為軸向傾斜和軸心錯位2個方面。由于單模光纖的纖芯較細，如果出現軸心錯位則會對光纖傳輸造成較為嚴重的影響。單模光纖的機械連接法，與多模光纖的機械連接不同，多模的2個固定光纖連接件是分體式，當連接時才對準并固定于座板上，而單模連接件為一體式，可減少穿過光纖的軸線錯位。

5光網絡結構

光網絡結構的基本類型為：星型、總線型和樹型，實際應用中可根據現場規劃及實際要求，組合各種復雜的網絡結構。

光網絡結構按橫向分割可以分為核心網、城域（本地網）和接入網。核心網主要傾向于采用網狀結形式，城域/本地網主要采用環形結構形式，接入網主要采用環形及星型相結合的復合結構。

光網絡結構按縱向分層可以分為客戶層、光通道層、光復用段層以及光傳輸段層等。2個相鄰的層之間可以構成客戶與服務的關系，客戶層有各種不同格式的客戶信號。

光通道層主要為透明傳送，給各種不同格式的客戶層信號提供的端到端光通路聯網功能，光通道層也可產生和插入有關光通道配置的開銷。

光復用段層主要為多波長信號提供聯網功能，主要包括插入確保信號完整性的各種段層開銷，并提供復用段層的生存性，高效交叉連接器和波長復用器屬于此層。

光傳輸層主要為光信號在各種不同的光傳輸介質上提供傳輸功能，包括光放大器所提供的功能。

6結束語

隨著光纖通信技術的不斷發展，各行各業都得到推廣和應用，大容量、高速率、高可靠性和高安全性將是光纖通信技術發展的趨勢。