光纖通信技術與光纖傳輸系統分析

蘇雨婷

（大慶油田信息技術公司，黑龍江 大慶 163414）

現階段光纖通信技術與光纖傳輸系統已然成為重要通信方式，受到國家及大眾的廣泛關注。光纖通信傳輸主要就是利用光纖設施傳導，實際傳輸質量與效率更為顯著。隨當前通信環境日漸復雜，光纖通信技術及光纖傳輸系統也需要在未來建設中以增加容量為主，適當延長傳輸距離，從根本上保障信號傳輸質量，為大眾提供高效通信服務。

1 概述光纖設施

1.1 光纖結構

光纖實則是一種利用玻璃或塑料制作而成的纖維，現被應用在光傳導環節。光纖結構內部主要包括纖芯、包層、涂敷層。其中，包層的折射率小于纖芯，會在實際應用過程中產生波導效應，致使大量電磁場約束在纖芯內。涂覆層主要用于保護光纖結構，避免光纖受到外界空氣中水分、氧氣等因素影響而出現腐蝕問題，以切實提升光纖結構整體的柔韌性。為使光纖能夠在機械摩擦等情況下依然能夠保持完整，還需要在涂敷層外部增加塑料外套。

1.2 光纖種類

現階段光纖種類日漸增多，依照不同角度可以將光纖結構劃分多種類型，并按照實際使用規范選擇適宜的光纖設施。

一方面，依照光纖磁面積的折射率分布情況，可以將光纖劃分為階躍折射率光纖、漸變折射率光纖。階躍折射率光纖又被叫做突變型光纖，其纖芯與包層的折射率均勻，纖芯與包層折射率會呈階梯形式轉變。纖芯及包層的交界處折射率變化會呈現出拋物線性特征。

另一方面，依照光纖傳輸模式數據，可以將光纖化分為多模光纖、單模光纖。多模光纖主要用于傳輸多個光波。結合不同多模光纖截面折射率，還可進一步劃分成階躍型多模光纖、漸變型多模光纖兩種類型。階躍型多模光纖內部纖芯的直徑為50～75mm、包層直徑為100～200mm。因纖芯尺寸較大，在具體應用過程中的傳輸模式種類更多。但在實際研究中發現。階躍型多模光纖傳輸效果與其目標會存在較大差距，實際帶寬窄，傳輸容量小。漸變型多模光纖的纖芯直徑為50～75mm，帶頻寬，容量較大，實際應用范圍更廣。單模光纖只可以用于傳輸單一的光波模式，在實際應用過程中不會存在模間時延差，帶寬比多模光纖結構更大。同時，單模光纖的直徑小，大約為4～10mm之間，被更好應用在大容量、長距離的通信環節。

依照光纖原材料種類，還可以將光纖劃分成石英光纖、摻氟光纖、紅外光纖、復合光纖、氟化物光纖、塑料光纖等。石英光纖主要由二氧化硅構成，通過合理控制二氧化硅產物量，制作成具備不同折射率的纖芯與包層。石英光纖具有損耗量低、帶寬大等優勢，現階段被應用在有線電視及通信系統中。摻氟光纖是石英光纖重要的衍生產品，被使用在固定波域的通信光纖內。纖芯內參雜物主要為二氧化鍺，包層中摻入少量的氟元素，能有效控制二氧化硅的折射率。與單一的石英光纖相比，摻氟光纖可以更好適應紫外線光到紅外線光的透光光譜，被主要應用在導光及圖像傳導環節。紅外光纖可被應用在更長紅外波長的領域，實現光能傳輸目標。復合光纖主要就是在使用光纖原料的基礎上加入氧化鈉、氧化鉀等氧化復合物質形成多組分玻璃光纖，多組分玻璃光纖的軟化點較低，包層折射率差很大，為更好地應用在醫療業務光纖窺鏡的制作中。

2 光纖通信系統結構特征與應用優勢

2.1 光纖通信系統結構特征

光纖通信系統與雙向結構，具體包括正反兩個方向。每一端發射機及接收機組合在一起被統稱為光端機。光中繼器也分為正反兩個方向。光纖通信系統中的發射機可以將電端機送來的電信號轉變為光信號，利用耦合方式是光線中的信號能夠高質傳輸，內部還配合安裝了半導體激光裝置。光接收器中的光纖傳輸幅度值處于不斷衰減狀態，波形產生畸變，光信號又轉變為電信號，用對于電信號進行放大與整形處理。再生后的光信號可以與發射端形成一致的電信號并輸入到電機及電接收機中。光纖傳輸系統內中繼器需要衰減與畸變的光信號進行放大、整形處理，同時生成具備一定長度的光信號，從根本上保障系統整體的通信質量水平。

2.2 光纖通信系統應用優勢

光纖通信系統用通信系統相比，存在的優勢較為顯著。首先，光纖通信系統的頻帶寬，通信容量大。對比普通同軸電纜與銅線電纜，光纖通信的柔性更高，在長距離通信環節具有顯著的應用優勢，能夠從根本上保障信號及畫面傳輸時間的清晰度。其次，光纖通信的傳輸損耗量較低，至中繼距離長；此后，光纖通訊系統的抗電磁干擾能力較強，能夠使信號傳輸過程中有效抵御其余電氣設備產生的電磁干擾，切實提升信號傳輸質量的效率。由于光纖為絕緣體，并不會受到雷電與電磁輻射的干擾，與電力線或高壓設備接觸，也不會對信息傳輸質量造成不利影響。最后，光纖通信設備的體積較小，敷設難度小，建設成本管控水平能夠得到根本上控制，對實現通信行業經濟利益最大化目標具有重要意義。不僅如此，光纖傳輸期間也不涉及橫條交擾、接地回路與圖像撕扯問題，傳輸期間的質量及安全性能夠進一步提升。多模光纖與單模光纖建設期間不必使用放大器，維護更為簡便。

3 光纖通信技術應用現狀

光纖通信主要就是將光波作為主要載波對象，將光纖設置成傳輸媒介，以開展高質量的通信工作。隨大眾生活水平日漸增長，對通信環節的質量與效率提出了更高要求。因通信容量進一步擴大，無線通信也從原有短波轉變到微波及毫米波，通過提高載波頻率，提升通信容量。為使光纖通信行業能夠盡快適應社會現代化發展趨勢，光纖通信技術也需要始終處于不斷優化及完善環節，為后續通信工作提供必要的技術保障，最大限度拓寬光纖通信應用領域。現有工業、醫療、信息業等領域對光纖傳輸效果要求不斷增長，應當采用合理方式不斷提升光纖傳輸設施的信息傳輸速率。在光纖通信技術應用時，用戶可借助網通接入光纖，獲取個性化信息資源。但由于受到光纖傳輸區域差異性較大影響，光纖接入質量及效率往往無法得到切實保障。

3.1 光纖寬帶接入戶

光纖寬帶接入戶就是將光纖設施接入到用戶網絡內，確保光纖通信能夠切實滿足用戶個性化需求。在光纖寬帶接入戶過程中，需要最大限度應用光纖寬帶，增強信息傳播速率。現階段內有效推廣光纖寬帶接入戶服務項目，大部分城市還基于光纖入戶工作設置的相應試驗網點，并結合入戶流程制定出了教務系統的技術規范。還有部分地區在光纖寬帶接入戶建設環境設置了符合實際發展規律的優化政策，為后續光纖寬帶接入戶項目的推廣奠定了堅實基礎。

3.2 光纖寬帶入戶技術

光纖技術的實際應用優勢較為顯著，可切實滿足當前社會信息化發展要求。現階段處于前端的光纖通信技術為有源接入與無源接入兩種方式。有源接入光纖通信技術需要借助媒介傳播裝置，通過載體對局端與用戶展開對接，切實保障寬帶接入水平，從根本上增強實際通信傳輸效果。

4 光纖通信技術與光纖傳輸系統優化

4.1 建立多波長光纖通道

現階段光纖傳輸多使用單波長通道，為從根本上提升實際通信效果，可以將單波長通道轉變為多波長通道。波分復用技術的容量高，可以實現多址復用目標。通常情況下，單波長通道的載波結構為單模光纖，在實際應用期間需要以色散調節提高信號傳遞效率。借助多條光纖同時傳輸的方式實施信息傳輸工作。利用單條光纖值以及單波長通道復用方式開展信號傳輸工作。在實際應用過程中，單波長通道主要起到放大光纖的作用，對信號值會造成不同程度干擾。光纖四波混合在一起，使實際通信效果與預期目標存在一定差距。因此在現階段光纖通信技術與傳輸系統優化過程中，還需要重點關注多波長光纖通道建設環節的動態調整，從根本上提升多波長光纖通道實際應用水平。

4.2 光纖網絡智能化建設

現階段智能技術已經被廣泛應用在光纖領域內，為增強光纖建設及運營管理水平奠定堅實技術基礎。光纖傳輸智能化，多將通信主線作為主傳輸對象，在實施過程中還需要做好其他設施的自動化改造工作，完善光纖傳輸功能，使光纖傳輸系統在實際運行過程中具備更加顯著的智能化特征。

4.3 超高速通信建設

光纖傳輸環節運輸量及速度是評價光纖傳輸系統運行效果的重要標準。各領域生產對光纖傳輸速度的要求日漸提高，僅使用傳統光纖傳輸通道難以滿足當前社會發展需求，應在后期光纖傳輸系統建設過程中陸續推廣超高速通信建設，實現大容量快速傳遞目標，切實控制光纖傳輸成本。

4.4 數字光纖傳輸系統設計

數字光纖傳輸系統內部分為光發射機、傳輸光纖、光接收機。在光纖傳輸基本轉換過程中主要以直接強度調制、直接檢波為主。輸入電信號為數字信號，由調制裝置將電信號整變為滿足驅動光源要求的電流信號以驅動光源器件，實現光信號與電信號的轉換。光源傳輸光信號與傳輸光纖耦合，并經過長距離傳輸后到達接收端。接收端內的光電檢測器會直接檢波光信號，并使光信號轉變為電信號，經過后續放大恢復處理，彌補信號損傷，使輸出與輸入信號保持一致，實現信息的穩定傳輸。

在光發端機運行過程中，強度調制為重要環節。光接收機的信號調節需要采用直接檢測方式，具有非相干調節特征。光載波內部為半導體光源，可借助半導體檢測裝置時光信號轉變為電信號，穩定傳輸信號源。光線傳輸系統內的光發射機需要將數字基帶信號平穩轉換成光信號，并使用耦合技術將光信號能夠注入至光纖線路中。光發射機內部包括光源及電路兩大結構。光源需要保障較高轉換效率、良好的線性及可靠性。電路為調制電路及控制電路，通過在電路裝置中配備自動功率控制及溫度控制裝置，使輸出光功率的穩定性更強。

5 光纖通信技術與光纖傳輸系統發展前景

光纖傳輸系統應用期間會將多路視頻信號傳輸至同一光纖上。現有光纖傳輸系統多路復用技術被細化為光時分復用技術、光波分復用技術、光頻分數用技術。

光波分復用技術可滿足視頻、音頻、文字等數據的混合傳輸目標，對擴充網絡容量，促進寬帶新業務發展，提升光纖傳輸水平意義重大。同時，光波分復用技術在電信網中的應用優勢極為顯著，是現階段電信行業，生產建設發展的關鍵所在。

光頻分復用技術的信道間隔較為狹窄，因此其能夠通過增加復用光纖通道，滿足信道光纖傳輸穩定性要求；光時分復用技術可以進一步增強傳輸系統的傳播效率，可被應用在光纖傳輸系統通信容量的提升中。隨光纖通信技術及光纖傳輸系統信息傳輸容量不斷擴大、傳輸速度日漸提升，其對于推動社會發展的重要意義將更為顯著。現有光纖傳輸發展趨勢應以實現信息穩定可靠跨海傳輸為目標，旨在打通國際市場，拓寬發展途徑。

6 結語

總而言之，社會經濟及科學技術的快速發展對光纖通信技術、光纖傳輸系統的應用質量與效率提出了更高要求。為從根本上保障光纖通信水平，還需要加強光纖通信系統研究力度。分析現存于光纖通信及光纖傳輸中的應用不足之處，提出光纖通信及傳輸系統優化對策。積極引進先進的光線通信及光纖傳輸優化理念，確保設計出的光纖通信與傳輸系統能夠在滿足地區建設通信要求中發揮出重要作用。