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光纤通信技术论文篇一
摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，也可以在电力通信控制系统中发挥作用，进行工业监测、控制，现在在军事上也被广泛应用，基于各领域对信息量的需求不断增长，光纤通信技术的应用发展趋势也备受关注。一条完整的光纤链路除受光纤本身质量影响外，还取决于光纤链路现场的施工工艺和环境。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势，和它以光纤链路为基础的现场测试。
关键词：光纤通信技术 特点 现状 发展趋势 光纤链路
0引言
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中,光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
1光纤通信技术
自上世纪光纤通信技术在全球问世以来，整个的信息通讯领域发生了本质的、革命性的变革，光纤通信技术以光波作为信息传输的载体，以光纤硬件作为信息传输媒介，因为信息传输频带比较宽，所以它的主要特点是:通信达到了高速率和大容量，且损耗低、体积小、重量轻，还有抗电磁干扰和不易串音等一系列优点，从而备受通信领域专业人士青睐，发展也异常迅猛。
光纤通信技术作为在实际运用中相当有前途的一种通信技术，已成为现代化通信非常重要的支柱。作为全球新一代信息技术革命的重要标志之一，光纤通信技术已经变为当今信息社会中各种多样且复杂的信息的主要传输媒介，并深刻的、广泛的改变了信息网架构的整体面貌，以现代信息社会最坚实的通信基础的身份，向世人展现了其无限美好的发展前景。
2光纤通信的特点(1)通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20thz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2db/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几
十、甚至上百公里。
(2)信号干扰小、保密性能好;
(3)抗电磁干扰、传输质量佳,电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。
(4)光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；
(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。
(6)无辐射，难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。
(7)光缆适应性强，寿命长。
(8)质地脆，机械强度差。
(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。
(10)分路、耦合不灵活。
(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）
(12)有供电困难问题。
利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信．
3光纤通信技术的现状研究
(1)光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，即ftth(意思是光纤到户)，作为光纤宽带接入的最后环节，负责完成全光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。
(2)光纤通信技术中的波分复用技术。即wdm，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。
4不断发展的光纤通信技术
(1)光接入网通信技术的更进一步发展。现存技术上的接入网依旧是双绞线铜线的连接，仍然是原始的、落后的模拟系统，而网络中的光接入技术的应用使其成为了全数字化的，且高度集成的智能化网络。
光接入网通信技术所要达到的主要目标有：最大程度的使维护费用得到降低，故障率得到明显下降;可以用于新设备的开发和新收入的不断增加；与本地网络相结合，达到减少节点数目和扩大覆盖面范围的目的;通过光网络的建立，为多媒体时代的到来做好准备;另外，可以最大化的利用光纤本身的一些优势特点。
(2)光纤通信技术中光传输与交换技术的融合一光接入网通信技术的后延。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构己经得到了翻天覆地的改变，并正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光输与交换技术的融合技术，前者较后者在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的往前的进一步有效发展，但此项技术相对来讲仍不成熟。
(3)新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的g.652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研发己成为当今务实之需，它也构成了新一代网络基础设施建设工作的一个重要组成部分。在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，己经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。
4光纤通信链路的现场测试
4.1光纤链路现场测试的目的光纤链路现场测试是安装和维护光纤网络的必要部分，是确保电缆支持网络协议的一种重要方式。它的主要目的是遵循特定的标准检测光纤系统连接的质量，减少故障因素以及存在故障时找出光纤的故障点，从而进一步查找故障原因。
4.2光纤链路现场测试标准
目前光纤链路现场测试标准分为两大类：光纤系统标准和应用系统标准。（1）光纤系统标准：光纤系统标准是独立于应用的光纤链路现场测试标准。对于不同光纤系统，它的测试极限值是不固定的，它是基于电缆长度、适配器和接合点的可变标准。目前大多数光纤链路现场测试使用这种标准。世界范围内公认的标准主要有：北美地区的eia/tia—568—b标准和国际标准化组织的iso/iec11801标准等。（2）光纤应用系统标准：光纤应用系统标准是基于安装光纤的特定应用的光纤链路现场测试标准。每种不同的光纤系统的测试标准是固定的。常用的光纤应用系统有：100base—fx、1000base—sx等。
4.3光纤链路现场测试过程
对于光纤系统需要保证的是在接收端收到的信号应足够大，由于光纤传输数据时使用的是光信号，因此它不产生磁场，也就不会受到电磁干扰和射频干扰，不需要对next等参数进行测试，所以光纤系统的测试不同于铜导线系统的测试。
在光纤的应用中，光纤本身的种类很多，但光纤及其系统的基本测试参数大致都是相同的。在光纤链路现场测试中，主要是对光纤的光学特性和传输特性进行测试。光纤的光学特性和传输特性对光纤通信系统的工作波长、传输速率、传
输容量、传输距离、信号质量等有着重大影响。但由于光纤的色散、截止波长、模场直径、基带响应、数值孔径、有效面积、微弯敏感性等特性不受安装方法的有害影响,它们应由光纤制造厂家进行测试,不需进行现场测试。
在eia/tia—568—b中规定光纤通信链路现场测试所需的单一性能参数为链路损失（衰减）。
（1）光功率的测试：对光纤工程最基本的测试是在eia的fotp-95标准中定义的光功率测试，它确定了通过光纤传输的信号的强度，还是损失测试的基础。测试时把光功率计放在光纤的一端，把光源放在光纤的另一端。
（2）光学连通性的测试：光纤系统的光学连通性表示光纤系统传输光功率的能力。光纤系统的光学连通性是对光纤系统的基本要求，因此对光纤系统的光学连通性进行测试是基本的测试之一。通过在光纤系统的一端连接光源，在另一端连接光功率计，通过检测到的输出光功率可以确定光纤系统的光学连通性。当输出端测到的光功率与输入端实际输入的光功率的比值小于一定的数值时，则认为这条链路光学不连通。进行光学连通性的测试时，通常是把红色激光或者其他可见光注入光纤，并在光纤的末端监视光的输出。如果在光纤中有断裂或其他的不连续点，在光纤输出端的光功率就会下降或者根本没有光输出。
（3）光功率损失测试：光功率损失这一通用于光纤领域的术语代表了光纤链路的衰减。衰减是光纤链路的一个重要的传输参数,它的单位是分贝(db)。它表明了光纤链路对光能的传输损耗（传导特性），其对光纤质量的评定和确定光纤系统的中继距离起到决定性的作用。光信号在光纤中传播时，平均光功率延光纤长度方向成指数规律减少。在一根光纤网线中,从发送端到接收端之间存在的衰减越大，两者间可能传输的最大距离就越短。衰减对所有种类的网线系统在传输速度和传输距离上都产生负面的影响，但因为光纤传输中不存在串扰、emi、rfi等问题，所以光纤传输对衰减的反应特别敏感。
（4）光纤链路预算（olb）：光纤链路预算是网络和应用中允许的最大信号损失量，这个值是根据网络实际情况和国际标准规定的损失量计算出来的。一条完整的光纤链路包括光纤、连接器和熔接点，所以在计算光纤链路最大损失极限时，要把这些因素全部考虑在内。光纤通信链路中光能损耗的起因是由光纤本身的损耗、连接器产生的损耗和熔接点产生的损耗三部分组成的。但由于光纤的长度、接头和熔接点数目的不定，造成光纤链路的测试标准不像双绞线那样是固定的，因此对每一条光纤链路测试的标准都必须通过计算才能得出。
虽然目前光通信的容量已经非常大，但仍有大量应用能力闲置，伴随着社会经济和科学技术的进一步发展，对信息的需求也会随之增加，并会超过现在的网络承载能力，因此我们必须进一步努力研究更加先进的光传输手段。因此，在经济社会发展的推动下，光通信一定会有更加长久的发展。
[参考文献]
[1]王磊，裴丽.光纤通信的发展现状和未来[j].中国科技信息.2006.(4).[2]何淑贞，王晓梅.光通信技术的新飞跃[j].网络电信.2004.(2).[3]辛化梅，李忠.论光纤通信技术的现状及发展.山东师范大学学报.2003.4.[4]李超.浅谈光纤通信技术发展的现状与趋势.沿海企业与科技.2007.7.
光纤通信技术论文篇二
光纤通信技术论文
一光纤通信
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的串绕非常小；光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听；光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的新问题。
二光纤通信技术的特点
(1)频带极宽，通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。
(2)损耗低，中继距离长。目前，商品石英光纤损耗可低于0～20db/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；
(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。
(4)无串音干扰，保密性好。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点之外，还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设；光纤的原材料资源丰富，成本低；温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点，其不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。
三光纤通信技术的发展及现状
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。
20世纪90年代以来，我国光通信产业发展极其迅速，非凡是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展，促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加，全网的管理和维护，设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用 sdh ＋光纤或atm＋光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统，链路传输系统或者组成各种形式的复合网络，可以满足各种综合信息传输。
对光纤通信而言，超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标，光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。现在光通信网络的容量虽然已经很大，但还有许多应用能力在闲置，今后随着社会经济的不断发展，作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力，推动通信网络的继续发展。因此，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定不断会有新的发展。
(一)光纤到户
现在移动通信发展速度惊人，因其带宽有限，终端体积不可能太大，显示屏幕受限等因素，人们依然追求陸能相对占优的固定终端，希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽，它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代，光纤到户的成本大大降低，不久可降到与dsl和hfc网相当，这使fith的实用化成为可能。在我国，光纤到户也是势在必行，光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展，预计2012年前后，我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点，伴随着相应技术的成熟与实用化，成本降低到能承受的水平时，ftth的大趋势是不可阻挡的。
(二)全光网络
传统的光网络实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍用电器件，限制了目前通信网干线总容量的提高，因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点，节点之间也是全光化，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。
全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性，并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率，网络结构简单，组网非常灵活，可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术，它必须要与因特网、atm网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段，但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以wdm技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。
四光纤通信技术的趋势及展望
目前在光通信领域有几个发展热点即超高速传输系统、超大容量wdm系统、光传送联网技术、新一代的光纤、ipoveroptical以及光接入网技术。
（一）向超高速系统的发展
目前10gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(wdm)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。
（二）向超大容量wdm系统的演进
采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(wdm)的基本思路。基于wdm应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的wdm系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达
320gbps(2×16×10gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的wdm系统，其总容量可达200gbps(80×2.5gbps)或400gbps(40×10gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6tbps(13×20gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可
达到1tbps的水平。[来源:论文天下论文网 lunwentianxia
（三）实现光联网
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似sdh在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。
由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(darpa)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继sdh电联网以后的又一新的光通信发展高潮。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(njj)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
（四）开发新代的光纤
传统的g.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光(g.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。其中，全波光纤将是以后开发的重点，也是现在研究的热点。从长远来看，bpon技术无可争议地将是未来宽带接入技术的发展方向，但从当前技术发展、成本及应用需求的实际状况看，它距离实现广泛应用于电信接入网络这一最终目标还会有一个较长的发展过程。
（五）ipoversdh与ipoveroptical
以lp业务为主的数据业务是当前世界信息业发展的主要推动力，因而能否有效地支持jp业务已成为新技术能否有长远技术寿命的标志。目前，atm和sdh均能支持lp，分别称为ipoveratm和ipoversdh两者各有千秋。但从长远看，当ip业务量逐渐增加，需要高于2．4吉位每秒的链路容量时，则有可能最终会省掉中间的sdh层，ip直接在光路上跑，形成十分简单统一的ip网结
构(ipoveroptical)。三种ip传送技术都将在电信网发展的不同时期和网络的不同部分发挥自己应有的历史作用。但从面向未来的视角看。ipoveroptical将是最具长远生命力的技术。特别是随着ip业务逐渐成为网络的主导业务后，这种对jp业务最理想的传送技术将会成为未来网络特别是骨干网的主导传送技术。
（六）解决全网瓶颈的手段一光接入网
近几年，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都己更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络，而另一方面，现存的接入网仍然是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上存在巨大的反差，制约全网的进一步发展。为了能从根本上彻底解决这一问题，必须大力发展光接入网技术。因为光接入网有以下几个优点：（1）减少维护管理费用和故障率；（2）配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；（3）充分利用光纤化所带来的一系列好处；（4）建设透明光网络，迎接多媒体时代。
四结 语
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。在国内各研发机构、科研院所、大学的科研人员的共同努力下，我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品，取得了一批重要的研究与应用成果。这些研究工作和突出成果为o-time(光时代)计划的实施奠定了坚实的基础，为我国的信息基础设施建设做出贡献。
光纤通信技术论文篇三
光纤通信技术
光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。光纤通信具有以下特点：(1)通信容量大、传输距离远。
(2)信号串扰小、保密性能好;(3)抗电磁干扰、传输质量佳。(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输;(5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。(6)无辐射,难于窃听,(7)光缆适应性强,寿命长。(8)质地脆，机械强度差。(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。(10)分路、耦合不灵活。(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）(12)有供电困难问题。
就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。
光纤光缆技术
光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤;二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(l波段)、第五窗口(全波光纤)以及s波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。
光复用技术
复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用(wdm)技术和光时分复用(otdm)技术。光波分复用(wdm)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022个波长(能传输368亿路电话)，近期的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长(包括光的偏振模色散复用，opdm)。而光时分复用(otdm)技术指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。光时分复用(otdm)的原理与电时分复用相同，只不过电时分复用是在电域中完成，而光时分复用是在光域中进行，即将高速的光支路数据流(例如10gbit/s，甚至40gbit/s)直接复用进光域，产生极高比特率的合成光数据流。
光放大技术
光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换，即o/e/o变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种:光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖s、c、l频带;掺铥光纤放大器的增益带是s波段;掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纤后，会发生非线性效应。喇曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，喇曼放大是一个分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。半导体光放大器(s0a)一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制造难度较大。这种光放大器虽然已实用了，但产量很小。
光交换技术
光交换技术是指不经过任何光／电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。目前已见报道的光交换技术的交换方式主要可以分为，空间分光交换方式，时分光交换方式，波分光交换方式，atm光交换方式，码分光交换方式，自由空间光交换方式和复合型光交换方式等等。空分光交换的基本原理是将光交换节点组成可控的门阵列开关, 通过控制交换节点的状态可实现使输入端的任一信道与输出端的任一信道连接或断开,完成光信号的交换。时分光交换方式的原理与现行电子学的时分交换原理基本相同, 只不过它是在光域里实现时隙互换而完成交换的。在光时分复用系统中, 可采用光信号时隙互换的方法实现交换。在光波分复用系统中, 则可采用光波长互换(或光波长转换)的方法来实现交换。光波长互换的实现是通过从光波分复用信号中检出所需的光信号波长, 并将它调制到另一光波长上去进行传输。光a tm 交换是以a tm 信元为交换对象的技术, 它引入了分组交换的概念, 即每个交换周期处理的不是单个比特的信号, 而是一组信息。光atm 交换技术已用在时分交换系统中, 是最有希望成为吞吐量达tbös 量级的光交换系统。码分光交换, 是指对进行了直接光编码和光解码的码分复用光信号在光域内进行交换的方法。自由空间光交换可以看作是一种空分光交换, 它是通过在空间无干涉地控制光的路径来实现的。由于各种光交换技术都有其独特的优点和不同的适应性, 将几种光交换技术合适地复合起来进行应用能够更好地发挥各自的优势, 以满足实际应用的需要。已见介绍的复合型光交换主要有:(1)空分ö时分光交换系统;(2)波分ö空分光交换系统;(3)频分ö时分光交换系统;(4)时分ö波分ö空分光交换系统等 光纤通信技术的发展趋势
(一)向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(tdm)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～
40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45mbps增加到10gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。
(二)向超大容量wdm系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。
(三)实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。
(四)新一代的光纤。近几年来随着ip业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。
(五)光接入网。过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。
光纤通信技术论文篇四
光纤通信技术及应用
摘要：
光纤通信技术在现代通信中处于关键的地位，是现代通信重要的支柱之一，对现代电网的发展有着至关重要的意义。随着科学技术的不断发展，光纤通信技术在现代通信中的作用将越来越明显。在光纤通信技术迅速发展的背景下，本文结合光纤通信技术发展的实际情况，从光纤通信技术的概念及特点入手，着重探讨光纤技术及光纤通信技术的应用。
关键词：光纤通信技术 特点 应用
引言
所谓光纤通信，即是用光导纤维制成光缆，代替传统的金属制的电缆，用程序控制的数字交换代替传统的机电交换，用数字通信替代模拟通信。光纤通信是现代社会最重要的通信方式之一，其信息载体主要为光波，传输媒介主要为光纤。光纤通信作为技术革命中的新兴技术，虽然问世不过几十年，却已经得到迅速发展，目前已进入大规模推广应用时期。光纤通信技术在现代社会中起着至关重要的作用，是现代通信行业重要的支柱之一，对通信行业的生存和发展有着非常重要的意义。
随着计算机技术的广泛应用，现代社会开始进人一个网络时代，在网络时代，人们对光纤通信技术的需求将不断增长，未来光纤通信技术将发挥着越来越重要的作用，成为现代礼会标志性的技术之一。
1.光纤通信技术的概念
光纤通信技术主要指运用光导纤维实施传输信号，承载重要的信息，同时运用光纤，使其作为传输媒介。光纤通信技术是现代社会最重要的一种通信方式，在通信行业中有着至关重要的作用。光纤主要用电气绝缘体——玻璃材料制作而成的，因此无需担心其可能由于接地原因而出现回路现象，因为光线的芯比较细小，因此必须选择多芯构成光缆，光缆是信息传输的重要通道，进而形成占用空间较小的传输系统。
2.光纤通信技术简介
2.1 光纤通信各种技术简析
1、光纤通信技术中的波分复用技术。即wdm，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的宽带资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。
2、光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，作为光纤宽带接入的最后环节。负责完成光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。
3、光纤通信技术中光传输与交换技术的融合。基于上述光接入网通讯技术的成熟发展，网络的核心架构已经正在日新月异的变化发展着，在交换和传输两方面来讲也都早已进行了好几代的更新。光接入网技术和光传输与交换技术的融合技术，前者较在技术应用上有了一些技术上改进，从而也就提高了全网的进一步有效发展。
4、新一代的光纤在光纤通信技术中的应用。传统意义上的g652单模光纤已经在长距离且超高速的传送网络发展中表现出了力不从心的缺点，新一代光纤的研究已成为当务之需，在目前普遍需求的干线网和城域网的背景下，基于不同的发展需要，已经发展出了两种新一代光纤一非零色散光纤和全波光纤。2.2 光纤通信的基本构成 2.2.1 光纤：
光纤由纤芯、包层与涂层三大部分组成。光纤按模式分为多模光纤和单模光纤，对于公用通信网的骨干网，包括市内骨干网、接入网的光纤线路，需要使用单模光纤；专用的局域网和其它短距离光纤线路使用多模光纤。光纤的工作波长有短波长和长波长，短波长是0.85μm，长波长则是1.31μm和1.55μm两种。光纤的损耗在1.31μm为0.35db/km，在1.55μm为0.20db/km。波长1.31μm光纤的色散为零，而波长1.55μm光纤有最低损耗却有不小的色散（chromaticdispersion，简写dispersion)，对长距离、高速率脉冲信号传输有限制。经重新设计的光纤，使零色散波长从1.31μm移位至1.55μm，这样的单模光纤就称为‘色散移位光纤’，简写dsf（dispersionshiftedfiber）。为了充分发展wdm/dwdm系统，应用波长1.55μm存在小量的色散恰恰足够抵消fwm（四波混频）的影响，称为‘非零色散光纤’，简写nzdf（non-zerodispersionfiber）。2.2.2 光源： 光源是光纤通信系统中的关键光子器件。光纤通信对光源器件的要求工作寿命长（光源器件寿命的终结是指其发光功率降低到初始值的一半或者其阈值电流增大到其初始值的二倍以上）、体积小、重量轻。常见的光源器件有激光二极管（ld）和发光二极管（led）两种。o.5μm短波长光源常采用gaala/gaas双异质结构，而长波长1.3～1.55μm则采用ingaasp/lnp隐理式异质结构。而wdm系统须利用长波长光源器件，它不仅要求激光管的发射波长高度稳定，保证器件与波导之间实现最佳耦合，插入损耗小，同时要求能把多路激光管和必要的附属电路集成在同一芯片上，使得多路光载波信号能够在一根光纤中加以传输。近年来研制的多波长光源器件主要是把多路激光管排成阵列，连同一个导形耦合器，利用硅的“平面光路”平台技术制成混合集成光组件，其结构趋于采用光纤光栅的外腔激光管结构。2.2.3 光检测器：
光检测器件通过光/电转换将信号通信信息从光波中分离检测出来。光检测器件的要求灵敏度高、响应度高、噪声低、工作电压低、体积小重量轻寿命长。常见的光检测器有pn光电二极管、pin光电二极管和雪崩光电二极管（apd）。2.3光纤通信技术的特点：
1、信息传输容量大，质量高，速度快。与传统的铜芯铜轴缆相比,光纤传输的频带宽，可以提供宽频通信。所谓宽频通信有两个意义，第一是可以传输频带较宽的信号，第二是在一根导线内提供传输不同频带信号的多信道，目前一根光纤最多可提供16条信道，这样光纤宽频通信就大大地增加了通信容量。
2、线路损耗低，抗干扰能力强，寿命长。光纤电缆传输抗干扰能力强，体积小，重量轻，保密性好，结构紧凑，线路损耗低。在实际使用中,通常把千百根光纤组合在一起并加以增强处理，制成像通常电缆一样的光纤缆，这样既提高了光纤的抗拉强度，又使光纤系统的通信容量大大增加。
3、可以在同一条通路上进行双向传输。光纤传输是双向的，用户可以通过交互式信息网络系统与对方交流对话。光纤不仅可以在陆地上使用，而且已广泛用于海洋。跨越大西洋，北太平洋的海底光缆已投入使用，其它海底光缆也在敷设之中。这些越洋光缆几乎可把整个地球缠绕起来。
4、材料费用低，价格便宜。光导纤维是由玻璃制成的，电线铜芯是铜制成的，铜自然比由砂子（石英）制成的玻璃贵。用光缆代替电缆,一千米可节约一吨铜的费用。
5、易于安装，使用方便。光缆轻，体积小，因此易于施工，很容易装入密集的地下电缆管道，对于干、湿、冷和热等环境都较铜线有强得多的适应能力。在容量相同的情况下，光缆直径只有电缆的1％到0.1％，且安全性好，可靠性高，不易被窃听。
3.光纤通信技术的应用
3.1 通信应用
信息化时代的人们离不开方便快捷的通讯，光纤通信多大量运用于因特网、有线电视和（视频）电话。与传统金属铜线相比，光纤讯号容易避免在传输过程中受到衰减、遭受干扰的影响，在远距离及大量传输信号的场合中，光纤优势更为显著。其次，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条光纤通路可同时容纳多人通话，同时传送多套电视节目。光纤通信所具有的显著功能及独特优势，能够有助于电力系统的发展，我国许多地区的电力系统已经逐步实现了由主干线向光纤的过渡。目前，我国发展最为完善、规模最大的专用通信网就是电力系统的光纤通信网，它的宽带、语音以及数据等一系列的电力生产和电信业务基本上都是利用光纤通信来进行承载。光纤通信技术在电力系统稳定和安全运行的保障方面，以及满足人们生活与生产方面有着重要的意义，因而受到了人们的热烈欢迎。3.2 医学应用
光导纤维内窥镜可以导入心脏和脑室，测量心脏血压值，血液中所含的氧气的饱和度、体温等，光导纤维连接的激光手术刀已成功应用于医学，同样也可用作光敏法治愈癌症患者。利用光导纤维制成的内窥镜，可以帮助医生检查胃、食道等疾病。光导纤维胃镜是由上千根玻璃纤维组成的软管，具有输送光线、传导图像的功能，且具有光纤的柔软、灵活、任意弯曲等优势，轻而易举通过食道进入胃里，并导出胃中图像，根据情况进行诊断和治疗。3.3 传感器应用
可应用于生活中路灯的光敏传感器，红外传感器，广泛运用于汽车中的温度传感器，交通中测速雷达传感器、闯红灯，在与敏感元件组合或利用光纤本身的特性，可广泛用于工业测量流量、压力、温度、光泽、颜色等在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。3.4 光纤井下探测技术
传统石油工业只能有限地利用局限的技术开采油气储量，通常无法满足快速投资 回收和最大化油气采收率的需求，并导致原油采收率平均只有30%左右。通过利用智能井技术，可以使原油采收率提高到55%~65%。传统测井方法虽然能提供有价值的数据，但作业成本高，并有可能对井产生损害，光纤井下探测技术能提高测井的效率，使数据更准确，且对井下状况有一定程度的安全保障。3.5 光纤艺术应用
光导纤维凭借其良好的物理特征，光纤照明和led照明也越来越成为艺术装修美化的用途。可应用于广告显示、草坪上的光纤地灯，艺术装饰品等。
4.光纤通信技术的发展研究
1、光接入网。所谓光接入网主要包括的是无源网络和光数字环路载波两大类型，光接入网能够有效的将管理和维护费用降低，并且能够降低故障发生率，有助于开发新设备，与此同时，这两种网络能够在一定程度上增加收入。随着网络结构的不断调整，可以有效的将覆盖范围扩大，这便意味着智能化全光网络的实现指日可待。
2、向超大容量发展。由于已经将电的时分复用系统所具备的扩展容量潜力开发殆尽，然而，光纤的可开发宽带资源的利用率却非常小，因此光纤通信仍然存在着非常大的可开发资源。若将这些宽带资源加以充分的利用，最大限度的扩展光纤通信的容量，那么将节省非常多的再生器和光纤，并且极大的降低成本。
3、向超高速系统进军。超高速系统能够增加传输的容量，这样便可以将各种所需的新业务加大，以保障宽带和多媒体的实现。就电信的发展历程来讲，在网络容量的需求和提高传输速率方面存在着较大的矛盾，因此，为了能够将这些矛盾加以解决，那么就应当充分的将光纤通信系统的速度提高。
4、新一代光纤的开发。为了与城域网和干线网的发展需求相适应，近些年来相继出现了两种不同类型的新一代光纤，这就是无水吸收峰光纤以及非零色散光光纤。
5、光联网战略的实现。由于光纤通信技术的发展，将来的通信网节点间便能够全面的实现全光化，而所需传输的信息将以光的形式来传输，这是今后光通信的最新发展方向。
结束语：
总而言之，本文通过探讨了光纤通信技术的特点和应用，随后展望了光纤技术在未来的良好发展趋势。光纤通讯技术本身所具有的独特特点，将其特点与时代科技、经济、社会有效结合，拓宽了光纤通信的应用范围，带动了各领域的快速发展，产生了更多新效应，相信随着科技的不断进步和更新，光纤通信影响力范围将逐步扩大，势必对整个电信行业和信息产业产生更加深远的影响，同时也将对未来社会的经济发展做出巨大的贡献。从某种程度上来讲，世界各个国家的光纤通信行业得到了迅速的发展，并且取得了可喜的成绩，我国的光纤通信也是如此，但是，我国的光纤通信技术的发展和应用仍然滞后于西方发达国家，这就需要光纤通信行业着眼长远，立足于现实，准确的把握光纤通信技术未来的发展方向，不断的把我国的通信产业做强做大，以促进我国光纤通信行业的迅速发展，并且充分的满足各方面的需求。
光纤通信技术论文篇五
光纤通信的现状与趋势
电信07-1班 林俊全（3071818112）
【摘要】光纤是通信网络的优良传输介质，光纤通信是以很高频率(1014hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信，光纤通信的问世使高速率、大容量的通信成为可能，目前它已成为最主要的信息传输技术。介绍我国光纤通信技术的现状，总结光纤通信技术的几种关键技术，并对光纤通信技术的发展趋势进行论述。
【关键词】光纤通信 现状 趋势
一、提出问题：
什么是光纤通信，光纤通信的现状及发展怎么样？
二、分析问题
1、光纤通信技术的发展
光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。光纤从提出理论到技术实现和今天的高速光纤通信也不过几十年的时间。从国外的发展历程我们可以看出，20世纪60年代中期，所研制的最好的光纤损耗在400分贝以上，1966年英国标准电信研究所高锟及hockham从理论上预言光纤损耗可降至20分贝/千米以下，日本于1969年研制出第一根通信用光纤损耗为100分贝/千米，1970年康宁公司(corning)采用“粉末法”先后获得了损耗低于20分贝／千米和4分贝/千米的低损耗石英光纤，1974年贝尔实验室(bell)采用改进的化学汽相沉积法制出性能优于康宁公司的光纤产品。到1979年，掺锗石英光纤在1.55千米处的损耗已经降到0.2分贝/千米，这一数值已经十分接近由rayleigh散射所决定的石英光纤理论损耗极限。
2、光纤通信技术的现状
目前国内光纤光缆的生产能力过剩，供大于求。特种光纤如ftth用光纤仍需进口，但总量不大，国内生产光纤光缆价格与国际市场没有差别，成本无法再降，已经是零利润，在国际市场没有太强竞争力，出口量很小。二十年来的光技术的两个主要发展，wdm和pon，这两个已经相对比较成熟。多业务传输发展平台两个方面，一方面是更有效承载以太网业务、数据业务，另一方面是向业务方面发展。as0n的现状是目前的系统只是在设备中，或是在网络中实现了一些功能，但是一些核心作用还没有达到。
3、光纤通信技术的发展趋势
近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面，以下在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。
（1）向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看，网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(tdm)方式进行，每当传输速率提高4倍，传输每比特的成本大约下降30％～40％：因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长，这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45mbps增加到10gbps，其速率在20年时间里增加了2000倍，比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量，而且也为各种各样的新业务，特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。
(2)向超大容量wdm系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％，99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(wdm)的基本思路。
(3)实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似sdh在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光的分插复用器(oadm)和光的交叉连接设备(oxc)均已在实验室研制成功，前者已投入商用。实现光联网的基本目的是：1．实现超大容量光网络；2．实现网络扩展性，允许网络的节点数和业务量的不断增长；3．实现网络可重构性，达到灵活重组网络的目的；4．实现网络的透明性，允许互连任何系统和不同制式的信号；5．实现快速网络恢复，恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势，发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继sdh电联网以后的又一新的光通信发展高潮。
(4)新一代的光纤。近几年来随着ip业务量的爆炸式增长，电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展，而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的g.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势，开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前，为了适应干线网和城域网的不同发展需要，已出现了两种不同的新型光纤，即非零色散光纤(g.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。
(5)光接入网。过去几年间，网络的核心部分发生了翻天覆地的变化，无论是交换，还是传输都已更新了好几代。不久，网络的这一部分将成为全数字化的、软件主宰和控制的、高度集成和智能化的网络。而另一方面，现存的接入网仍然
是被双绞线铜线主宰的(90％以上)、原始落后的模拟系统。两者在技术上的巨大反差说明接入网已确实成为制约全网进一步发展的瓶颈。唯一能够根本上彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光接入网。接入网中采用光接入网的主要目的是：减少维护管理费用和故障率：开发新设备，增加新收入；配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；充分利用光纤化所带来的一系列好处：建设透明光网络，迎接多媒体时代。
三、解决问题
1、光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
2、光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。目前，光纤通信技术已有了长足的发展，新技术也不断涌现，进而大幅度提高了通信能力，并不断扩大了光纤通信的应用范围。
3、对光纤通信而言，超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标，而全光网络也是人们不懈追求的梦想。
结束语
目前，光纤通信已经成为一种主要的信息传输技术，迄今尚未发现取代它的更好的技术，即使是全球通信处于低迷时期，光纤通信的发展也从未停止。就我国而言，光纤通信市场一直处于增长状态，从现在光纤通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信的主流。人们期望的真正的全光网络时代也会在不远的将来如愿到来。参考文献：
1、刘增基 周洋溢 《光纤通信》（第二版）西安电子科技大学出版社
2、王磊 裴丽 《光纤通信的发展现状和未来》【j】 中国科技信息 2006,43、辛化梅 《论光纤通信技术的现状及发展》 山东师范大学学报 2003,4
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