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光纖在通信傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用

       自華人物理學(xué)家高錕先生提出“光傳輸理論”,，實(shí)用化的光纖傳輸產(chǎn)品始于1976年,，經(jīng)歷了PDH→SDH→DWDM→ASON→MSTP的發(fā)展歷程。本世紀(jì)初期,，ASON/OADM 技術(shù)已在通信技術(shù)當(dāng)中廣泛應(yīng)用,，逐漸發(fā)展成為以骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸為介質(zhì)的ROADM技術(shù)。

光通信技術(shù)的特點(diǎn)

·         信息容量大

光纖通信容量大,，并且光纖的傳輸寬度比電纜線或者銅線的寬度大很多,。從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可以同時(shí)傳輸1000 億個(gè)話路,。

雖然未達(dá)到如此高的傳輸容量,，但用一根光纖同時(shí)傳輸24萬個(gè)話路的試驗(yàn)已經(jīng)取得成功，它比傳統(tǒng)的明線,、同軸電纜,、微波等要高出幾十乃至上千倍以上。

一根光纖的傳輸容量如此巨大,，而一根光纜中可以包括幾十根甚至上千根光纖,，如果再加上波分復(fù)用技術(shù)把一根光纖當(dāng)作幾根、幾十根光纖使用,，其通信容量之大就更加驚人了,。

·         損耗低，可長距離傳送

光纖通信的損耗率比普通的通信損耗率要低得多,，由于光纖具有極低的衰耗系數(shù)（商用化石英光纖已達(dá)0.19dB/km 以下）,，若配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)送與光接收設(shè)備，可使其中繼距離達(dá)數(shù)百公里以上,。

這是傳統(tǒng)的電纜（1.5km）,、微波（50km）等根本無法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長途一,、二級干線通信,。據(jù)報(bào)導(dǎo),，用一根光纖同時(shí)傳輸24 萬個(gè)話路、100 公里無中繼的試驗(yàn)已經(jīng)取得成功,。

此外，已在進(jìn)行的光孤子通信試驗(yàn),，已達(dá)到傳輸120 萬個(gè)話路,、6000 公里無中繼的水平。光纖不僅損耗低,，而且也可以進(jìn)行長距離的通信,，目前長的通信距離可以達(dá)到萬米以上，因此光纖通信更加實(shí)用于社會網(wǎng)絡(luò)信息量比較的地方,。并且光纖通信性價(jià)比比較高,，具有很好的安全性。

·         抗電磁干擾能力強(qiáng)

光纖主要是由石英作為原材料制造出的絕緣體材料,，這種材料絕緣性好,，而且不容易被腐蝕。光纖通信重要的特點(diǎn)是抗電磁干擾能力強(qiáng),，并且不受自然界的太陽黑子活動的干擾,、電離層的變化以及雷電的干擾，也不會受到人為的電磁干擾,。

并且光纖通信還可以與電力導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合形成復(fù)行型的光纜線或者與高壓電線平行架設(shè),，光纖通信的這一特性對強(qiáng)電領(lǐng)域的通信系統(tǒng)具有很大的作用。光強(qiáng)通信因?yàn)榭梢圆皇茈姶琶}沖的效益的干擾,，光纖通信系統(tǒng)也可以運(yùn)用到軍事中,。

·         安全性能和保密性好

在以往電波的傳輸中，由于電磁波在傳輸?shù)倪^程中有泄露的現(xiàn)象,，因此會造成各種傳輸系統(tǒng)的干擾,，并且保密性不好。

但是光纖通信主要是利用光波進(jìn)行傳輸信號的,，光信號*被限制在光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)中,，而其他的泄露的射線都會被光纖線外的包皮吸收，即使在條件不好的環(huán)中或者是拐角處也很少有光波泄露的現(xiàn)象,。

并且在光纖通信的過程中,，可以使很多的光纖線放進(jìn)一個(gè)光纜內(nèi)，也不會出現(xiàn)干擾的情況,。因此光纖通信具有很強(qiáng)的抗干擾能力和保密性,，并且光纖通信的安全性能也是非常高的。

·         重量輕,，體積小,，便于施工維護(hù)

其抗張強(qiáng)度好,，質(zhì)量小，而且比較小巧,，所以光纜能大限度的擴(kuò)大配線管道的使用率,，并且能夠盡可能的減小安裝問題。

通過以下的數(shù)字我們可以分析出光纖的優(yōu)勢,，1000根1km長的雙絞線重達(dá)8000kg,，而容量更大的1km長的兩根光纖的重量只有100kg重，這就極大減少了必須維護(hù)的昂貴機(jī)械支撐系統(tǒng)的需要,，所以光纖要?jiǎng)龠^銅線,。便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)。光纖光纜的敷設(shè)方式方便靈活,，既可以直埋,、管道敷設(shè)，又可以水底和架空,。

·         原材料來源豐富潛在價(jià)格低廉

制造石英光纖的基本原材料是二氧化硅即砂子,，而砂子在大自然界中幾乎是取之不盡、用之不竭的,。因此其潛在價(jià)格是十分低廉的,。

目前主要的光纖通信技術(shù)

·         光纖到戶接入技術(shù)

針對現(xiàn)代寬帶業(yè)務(wù)領(lǐng)域的研究逐漸深入，基于更好地適應(yīng)用戶的通信要求,，所采用的通信技術(shù)一要具備寬帶主干傳輸網(wǎng)絡(luò),，還要具備光纖到戶接入技術(shù)，后者是保證信息傳送得以進(jìn)入千家萬戶的重要保障之一,，鑒于此,，大部分業(yè)內(nèi)人士均認(rèn)為，信息接入網(wǎng)是信息高速公路發(fā)展的“臨門一腳”,，在肯定了光纖到戶接入技術(shù)的重要性的同時(shí),，也指出了信息通信領(lǐng)域的瓶頸所在。

·         單纖雙向傳輸技術(shù)

在應(yīng)用雙纖傳輸技術(shù)之時(shí),，信號處于分散傳輸?shù)臓顟B(tài),，即是信號在兩根光纖當(dāng)中進(jìn)行傳輸。而應(yīng)用單纖傳輸技術(shù),，全部的信號均在一根光纖當(dāng)中完成傳輸,。根據(jù)現(xiàn)代光纖傳輸理論可得知，光纖傳輸?shù)娜萘渴遣淮嬖谏舷薜?，但是在傳輸設(shè)備的制約之下,，導(dǎo)致光纖傳輸?shù)娜萘恳恢睙o法達(dá)到理想的水平。

目前,，我國的通信領(lǐng)域采用的基本上都是雙纖傳輸技術(shù),，導(dǎo)致寶貴的光纖資源被嚴(yán)重浪費(fèi)?，F(xiàn)階段，單纖雙向傳輸技術(shù)的主要應(yīng)用方向是光纖末端接入設(shè)備方面,，包括PON無源光網(wǎng)絡(luò),、單纖光收發(fā)器等，應(yīng)用程度有待深化,。

光纖通信傳輸技術(shù)的主要發(fā)展趨勢

光纖通信傳輸技術(shù)未來的主要發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)在集成光器件,、全光網(wǎng)絡(luò)、光網(wǎng)絡(luò)智能化,、多波長通道四個(gè)方面，具體如下：

·         集成光器件

為了全面提高光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用水平,，必須要實(shí)現(xiàn)光器件的集成化目標(biāo),，這也是其余的發(fā)展趨勢得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵前提之一。

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的背景之下,，現(xiàn)有的ADSL接入寬帶已經(jīng)難以滿足實(shí)際的信息傳輸需求了,，實(shí)現(xiàn)光器件的集成化，可顯著改善光器件的工作性能,，進(jìn)而提高其傳輸信息的速度,，推動光纖通信傳輸技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。

實(shí)現(xiàn)光器件的集成化,，主要的方向是采用相對成熟的新工藝,，在硅襯底之上進(jìn)行光學(xué)器件的制作，包括波導(dǎo)與光纖耦合器等重要的無源器件,，在一塊硅芯片之上實(shí)現(xiàn)全部光學(xué)器件模塊的集成處理,。

·         全光網(wǎng)絡(luò)

廣義上的 “全光網(wǎng)絡(luò)”指的是無論在網(wǎng)絡(luò)傳輸還是網(wǎng)絡(luò)交換的過程當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)信號均是以光的形式存在的,，其進(jìn)行電光或者是光電轉(zhuǎn)換的步驟于進(jìn)/出網(wǎng)絡(luò)之時(shí),。

目前，我國部分的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),，雖然在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全光化的目的,，但是在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的位置，其所采用的依舊是電器件,，而非光器件,，對光纖通信干線的總?cè)萘吭斐闪溯^大的限制。

鑒于此,，未來的光纖通信技術(shù)必須要實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò),，關(guān)鍵在于創(chuàng)建完善的光網(wǎng)絡(luò)層，光網(wǎng)絡(luò)層的核心技術(shù)為光轉(zhuǎn)換技術(shù)與WDM技術(shù)兩項(xiàng),，同時(shí)將電光瓶頸盡數(shù)消除,。

在4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展建設(shè)的推動之下,，我國的光器件產(chǎn)業(yè)逐漸趨向完善，目前市面上無論是有源光器件,，還是無源光器件均實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)與商業(yè)應(yīng)用,，如華為、中興,、光迅等電子科技企業(yè)均代表著我國光器件生產(chǎn)的高水平,。

詳情請見：光纖在通信傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用