光纖通信技術(shù)

光作為一種通信信號(hào)自古就有，從古代的烽火臺(tái)到現(xiàn)在的紅綠燈，這種簡(jiǎn)單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用。人類社會(huì)的文明演化和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷推動(dòng)光在各行各業(yè)中的深度應(yīng)用。光纖通信技術(shù)作為世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志，是當(dāng)今社會(huì)信息傳輸?shù)闹匾ぞ?，它主要利用光波作載波，以光纖作為傳輸媒質(zhì)將信息從一處傳至另一處。光纖通信技術(shù)包括了光纖光纜技術(shù)、光交換技術(shù)傳輸僅小、光有源器件、光無(wú)源器件以及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

1966年英籍華人高錕博士發(fā)表了一篇?jiǎng)潟r(shí)代性的論文，他提出了利用帶有包層材料的石英玻璃光學(xué)纖維作為通信媒質(zhì)的理論，并描述了遠(yuǎn)距離、大信息量光通信所需光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和材料特征。 1977年出現(xiàn)的85微米波段的多模光纖通信系統(tǒng)為第一代光纖通信系統(tǒng);1981年實(shí)現(xiàn)的1.3微米多模光纖的通信系統(tǒng)為第二代光纖纖通信系統(tǒng);1984年實(shí)現(xiàn)的1.3微米單模光纖的通信系統(tǒng)為第三代光纖通信系統(tǒng);80年代中后期實(shí)現(xiàn)的1-55微米單模光纖通信系統(tǒng)為第四代光纖通信系統(tǒng)。隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量也從1980年到2000年增加了近一萬(wàn)倍，傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了100倍。

光纖通信自從問(wèn)世以來(lái)，給整個(gè)通信領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命，光纖通信的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面。

1.傳輸帶寬大，通信容量極大

光纖的傳輸帶寬要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅線電纜，目前，單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一股在2.5Gb/s到1 0Gb/s。對(duì)于單波長(zhǎng)光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢(shì)。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來(lái)增加傳輸?shù)娜萘浚貏e是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。

2.抗電磁干擾能力強(qiáng)

光纖原材料一般為石英，耐腐蝕，絕緣，不受自然界的雷電、電離層的變化和太陽(yáng)黑子活動(dòng)的干擾，也不受人為釋放的電磁干擾。它是一種非導(dǎo)電的介質(zhì)，交變電磁波在其中不會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，即不會(huì)產(chǎn)生與信號(hào)無(wú)關(guān)的噪聲，就是把它平行鋪設(shè)到高壓電線和電氣鐵路附近，也不會(huì)受到電磁干擾，這一點(diǎn)對(duì)于強(qiáng)電領(lǐng)域（如電力傳輸線路和電氣化鐵道）的通信系統(tǒng)特別有利。由于光纖的抗干擾能力強(qiáng)，它還被廣泛運(yùn)用在軍事領(lǐng)域。

3.損耗低，中繼距離長(zhǎng)

光纖系統(tǒng)多為石英光纖，而石英光纖的損耗可低于0.20dB/km，此類光纖的傳輸損耗比其他任何傳輸介質(zhì)的損耗都低，因此，由其組成的光纖通信系統(tǒng)的中繼距離也較其他介質(zhì)構(gòu)成的系統(tǒng)長(zhǎng)得多。隨著技術(shù)材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，未來(lái)超低損耗傳輸介質(zhì)的使用還會(huì)使這個(gè)損耗降到更低的水平。

4.無(wú)串音干擾，保密性好

電磁波在傳播過(guò)程中容易泄露，所以其保密性較差。而光波在光纖中傳播，不會(huì)發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性相對(duì)來(lái)說(shuō)要更強(qiáng)。

正是由于光纖通信的諸多優(yōu)勢(shì)，它一問(wèn)世便首先在電力部門(mén)得到應(yīng)用并迅速發(fā)展。如今，除了普通的光纖應(yīng)用外，光纖技術(shù)還被廣泛應(yīng)用到電信、工業(yè)檢測(cè)、航空、有限電視網(wǎng)絡(luò)、智能硬件傳輸?shù)榷喾矫?。拿電視網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，采用SDH+光絆或ATM+光纖組成的寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)的電視網(wǎng)絡(luò)可以滿足各種綜合信息傳輸?shù)男枰?。目前很多地區(qū)的CATV已經(jīng)是光纖傳輸，網(wǎng)絡(luò)電視時(shí)代，光纖/乀戶工程已經(jīng)全面開(kāi)啟。

光傳輸網(wǎng)技術(shù)

光傳輸網(wǎng)技術(shù)主要指在發(fā) 送方和接收方之間以光信號(hào)形態(tài)進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用光作為信思載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信方式的技術(shù)。從1966年高錕提出光傳柵埋忿，到1976年光傳輸實(shí)用化產(chǎn)品問(wèn)世，到80年代準(zhǔn)同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)（ PDH）應(yīng)用，到90年代同步數(shù)字傳輸系統(tǒng)（SDH）標(biāo)準(zhǔn)完善，到1998年開(kāi)始建設(shè)的密集波分復(fù)用系統(tǒng)（ DWDM），再到2002年以后的光分插復(fù)用系統(tǒng)（OADM）、光交叉連接系統(tǒng)（OXC）以及智能光網(wǎng)絡(luò)（ION）的興起。

光傳輸技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展， 已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了最初的SDH電路交叉和WDM波長(zhǎng)連接的概念。2000年提出的MSTP和近年來(lái)開(kāi)始逐步商用韻ASON成為目前通信傳輸?shù)臒衢T(mén)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。研究光傳送網(wǎng)和光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)滿足移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)需求，建設(shè)一個(gè)嶄新的基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)，提高全業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)能力，形成全業(yè)營(yíng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

光纖傳輸系統(tǒng)主要由三吝膨爭(zhēng)組成，且口光源（又稱光發(fā)送機(jī)）、傳輸介質(zhì)和檢測(cè)器（又稱光接收機(jī)）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的光纖傳輸中，光源和檢測(cè)器的工作一般都是用光纖收發(fā)器完成的，光纖收發(fā)器簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是實(shí)現(xiàn)雙絞線與光纖連接的設(shè)備，其作用是將雙絞線所傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換成能夠通過(guò)光纖傳輸?shù)男盘?hào)（光信號(hào)）。

光纖傳輸與光纖通信的優(yōu)勢(shì)相近，同樣具有傳輸帶寬大、抗干擾、傳輸信息量大等特點(diǎn)。此外，由于通信信號(hào)在光纖中的傳輸是以光的形式傳遞，所以不會(huì)像傳統(tǒng)電線因短路或接觸不良而產(chǎn)生火花或靜電等現(xiàn)象，能夠確保使用安全和設(shè)備安全。同時(shí)，由于光纖纖細(xì)如絲，不會(huì)像一般電纜線一樣重量和外徑都是成倍數(shù)增加，即使使用多芯數(shù)的光纜，其重量也不會(huì)增加太多。最重要的一點(diǎn)是光信號(hào)在光纖中傳輸?shù)谋Ｃ苄詴?huì)比傳統(tǒng)電纜要強(qiáng)百倍，無(wú)法被人竊聽(tīng)。

光傳輸?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域也較廣泛，可用于電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)等各領(lǐng)域。