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摘 要:随着“宽带中国”战略和国家4G信息战略的提出,光纤光缆信息技术发展市场变得更加广阔。尤其是对通信光缆而言,不管是移动通信技术还是宽带通信,都离不开光线光缆的支持与配合。本文从我国光纤技术现状入手,就其未来通信领域的具体应用和发展做简单思考。
关键词:光纤技术;通信技术;宽带;信息技术
随着社会经济的发展和现代信息水平的进一步提升,提高通信效率、信息传输安全已成为当今人们最为迫切的愿望。在这种时代背景下,光纤通信技术在众多的通信方式中脱颖而出,被广泛的应用在多个社会信息传输领域,甚至说是通信领域不可或缺的信息传输方式。目前,光纤通信技术不仅影响人们的生活和生产,更关乎社会经济的发展,下面我们就其应用现状和发展情况进行思考和总结。
1 光纤通信现状
目前,各种光纤技术层出不穷,不仅是当今通信领域不可或缺的部分,而且在工业、电力、军事、航空等领域也占据非常重要的地位。尤其是在4G时代到来的今天,“光进铜退”战略的进一步实施,更是给光纤通信技术的利用奠定了扎实的市场基础,使得光纤通信技术成为通信领域的紧俏商品。
1.1 光纤通信技术内涵
所谓的光纤通信技术就是以光导纤维为媒介的信息传输技术,由于光导纤维本身材质细小且是高纯度玻璃制作而成的,因此在应用中信息传输效果与传统的电缆相比更好,成本也更加低廉。目前光纤通信技术的组成并不复杂,它主要是由电端机、光端机以及中继器构成的。
1.2 光纤通信技术原理
光纖是由纤芯、包层、涂膜以及塑料保护壳构成的信息传输媒介,在信息传输中是利用光的折射原理进行工作的,当光从纤芯射入到包层的时候,当包层的角度大于临界点的时候就会发生一定的反射,而涂膜层的存在又刚好预防了光纤的散出,减少了能量的损益好,使得光信息得到迅速循环前景。
1.3 光纤通信技术的优越性
1.3.1 材料丰富。光纤本身是以玻璃材料为主的,这使得其在生产和制作的时候存在丰富的基础材料,节约了生产成本、降低了传统金属能源的消耗。同时,目前我们还经常在身边看到“光缆无铜、偷到判刑”等标语,由此可见光纤本身是一种无金属物质,它在生产中是以二氧化硅、石英为原材料的,因此材料丰富、生产制作也非常方便。
1.3.2 信息容量大。光纤与过去铜线和电缆相比较,其通信容量更大,传输速度更快。另外,光纤通信技术所携带的信息频率很高,细小的一条光纤所传输的信息足够一百万户家庭清晰的看电视、听歌曲。可以想象,光纤信息传导容量之大是何等之巨。
1.3.3 通信质量好。光纤通信技术是以石英为原材料的,石英本身就是一种良好的绝缘体且不容易被腐蚀,更为关键的是石英本身还对电磁有着很好的免疫力,这就使得它在信息传输中不用担心外界自然因素构成的干扰和威胁,确保了信息传输质量和安全。
2 光纤技术在通信领域的应用
近年来,光纤技术在通信领域得到长足的发展,各种新技术也不断涌现,这大大增加了信息传输能力,也让光纤通信的范围变得更加广阔。就光纤技术的具体应用而言,它主要表现在以下几个方面。
2.1 普通光纤技术
随着通信系统的进一步发展,以光通信为主核心的通信观念逐渐成为信息技术的主体,由此引发了人们对光中继站、单一波长信息传输通道容量的提升。在这种要求下,以G652为主的光纤技术得到广泛的应用,同时还会出现更进一步的发展。目前,为了充分利用光纤通信技术的低损耗、高效率的工作优势,大多企业和单位都已经对光纤技术进行了优化,使得零色散波现象得到很大的改善。并且设计出了色散位移光纤技术,这也就是我们常说的G653光纤,这种光纤技术在1550nm波长窗口的低损耗和低色散特性非常适合光纤孤子通信的需要,在高速光纤孤子通信系统中得到了大量应用,但是它1550rim处的色散为零,在进行WDM时会产生严重的FWM效应,不适应波分复用系统的需要。
2.2 高强度耐弯单模光纤
在光通信领域中,高强度耐弯单模光纤是企业最具竞争力的一种光纤,主要是因为在光纤网建设重点由骨干网向城域网、用户接入网发展,高强度耐弯单模光纤主导的全业务接入网正在成为光缆市场的主要拉动力,其中最具代表性的就是正在迅速发展的FTTH网络,高强度耐弯单模光纤特点就是光纤可以沿着建筑拐角施工,从而降低网络布线的成本。
2.3 无水峰光纤
与传统的单模光纤相比,无水峰光纤具有下列优势:其一,在全部可用波长范围内比常规光纤增加了约一半,可复用的波长数大大增加,可实现超大容量传输;其二,可用波长范围大大扩展后,可以采用稀疏波分复用(CWDM)方案,使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的元件,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降;其三,1350~1450nm波长窗口的光纤色散仅为1550nm波长区的一半,容易实现高比特率长距离传输。
2.4 大有效面积光纤
超高速系统的主要性能限制是色散和非线性。通常线性色散可以用色散补偿的方法来消除,而非线性的影响却不能用简单的线性补偿的方法来消除,光纤的有效面积是决定光纤非线性的主要因素。为了适应超大容量长距离密集波分复用系统的应用,大有效面积光纤已经问世。在c波段,由大有效面积光纤构成的以10Gbit/s为基础的高密集WDM系统信噪比较高,误码率较低,光放大器的间隔较长,因而得到了广泛的应用。
3 通信技术中光纤的发展
3.1 光子晶体光纤
与常规光纤不同,光子晶体光纤(PCF)是由石英玻璃一空气孔微小结构组成的光纤,其又可以分为实芯光纤和空芯光纤,即前者是由石英玻璃棒和石英玻璃毛细管加热拉制成的,而后者则是由石英玻璃管和石英玻璃毛细管加热拉制成的。在PCF的拉制过程中,改变拉制温度和速度就可以调整PCF的结构和性能,使得PCF作为光传输介质和光器件具有许多诱人之处,实际上,人们是通过调整纤芯直径、包层空气孔直径、包层空气孔之间距离方式来达到分别制造出具有低衰减、高色散、非线性效应小(大模场直径或者大有效面积)、保偏和小弯曲损耗等性能的PCF的目的。
3.2 塑料光纤
塑料光纤(POF)以其芯径大、制造简单、连接方便、可用便宜光源等优点正在受到宽带局域网建设者的青睐。正是宽带局域网的迅速发展带来了POF技术的革命性进步,特别是以全氟化的聚合物为基本组成的氟化塑料光纤在局域网的逐步使用,标志着PF-POF已由试验室步入实际应用中。另外,为了提高POF带宽和减小模间色散,POF都采用梯度折射率分布结构,再通过选择小色散材料,提高模耦合效率和减小差分模衰减等措施,可以达到提高POF带宽的目的。
3.3 用于局域网的新型多模光纤
局域网和用户驻地网的高速发展,大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆,因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤,是因为局域网传输距离较短,虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%~100%,但是它所配套的光器件可选用发光二极管价格则比激光管便宜很多,而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径容易连接与耦合,相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。
结束语
目前,光纤新技术不断涌现大幅度提高了光纤的应用能力,并不断扩大光纤通信的应用范围,光纤通信技术的发展需要得到光纤材料、制造工艺等多项技术的支持,光纤通信的发展是光纤、器件、系统三者彼此发展,共同促进的结果,不同种类的通信光纤是为不同层次网络服务的,为了满足新的通信系统应用,光纤研究人员应不断地开发出新型的通信光纤。
参考文献
[1]陈基业.通信系统中光纤技术的特点及其发展分析[J].广东科技,2011(8).
[2]苏静.浅谈通信系统光纤技术及其发展[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010(8).
[4]傅志蕙.浅论光纤通信技术的发展趋势[J].科技信息(科学教研),2007(33).
关键词:光纤技术;通信技术;宽带;信息技术
随着社会经济的发展和现代信息水平的进一步提升,提高通信效率、信息传输安全已成为当今人们最为迫切的愿望。在这种时代背景下,光纤通信技术在众多的通信方式中脱颖而出,被广泛的应用在多个社会信息传输领域,甚至说是通信领域不可或缺的信息传输方式。目前,光纤通信技术不仅影响人们的生活和生产,更关乎社会经济的发展,下面我们就其应用现状和发展情况进行思考和总结。
1 光纤通信现状
目前,各种光纤技术层出不穷,不仅是当今通信领域不可或缺的部分,而且在工业、电力、军事、航空等领域也占据非常重要的地位。尤其是在4G时代到来的今天,“光进铜退”战略的进一步实施,更是给光纤通信技术的利用奠定了扎实的市场基础,使得光纤通信技术成为通信领域的紧俏商品。
1.1 光纤通信技术内涵
所谓的光纤通信技术就是以光导纤维为媒介的信息传输技术,由于光导纤维本身材质细小且是高纯度玻璃制作而成的,因此在应用中信息传输效果与传统的电缆相比更好,成本也更加低廉。目前光纤通信技术的组成并不复杂,它主要是由电端机、光端机以及中继器构成的。
1.2 光纤通信技术原理
光纖是由纤芯、包层、涂膜以及塑料保护壳构成的信息传输媒介,在信息传输中是利用光的折射原理进行工作的,当光从纤芯射入到包层的时候,当包层的角度大于临界点的时候就会发生一定的反射,而涂膜层的存在又刚好预防了光纤的散出,减少了能量的损益好,使得光信息得到迅速循环前景。
1.3 光纤通信技术的优越性
1.3.1 材料丰富。光纤本身是以玻璃材料为主的,这使得其在生产和制作的时候存在丰富的基础材料,节约了生产成本、降低了传统金属能源的消耗。同时,目前我们还经常在身边看到“光缆无铜、偷到判刑”等标语,由此可见光纤本身是一种无金属物质,它在生产中是以二氧化硅、石英为原材料的,因此材料丰富、生产制作也非常方便。
1.3.2 信息容量大。光纤与过去铜线和电缆相比较,其通信容量更大,传输速度更快。另外,光纤通信技术所携带的信息频率很高,细小的一条光纤所传输的信息足够一百万户家庭清晰的看电视、听歌曲。可以想象,光纤信息传导容量之大是何等之巨。
1.3.3 通信质量好。光纤通信技术是以石英为原材料的,石英本身就是一种良好的绝缘体且不容易被腐蚀,更为关键的是石英本身还对电磁有着很好的免疫力,这就使得它在信息传输中不用担心外界自然因素构成的干扰和威胁,确保了信息传输质量和安全。
2 光纤技术在通信领域的应用
近年来,光纤技术在通信领域得到长足的发展,各种新技术也不断涌现,这大大增加了信息传输能力,也让光纤通信的范围变得更加广阔。就光纤技术的具体应用而言,它主要表现在以下几个方面。
2.1 普通光纤技术
随着通信系统的进一步发展,以光通信为主核心的通信观念逐渐成为信息技术的主体,由此引发了人们对光中继站、单一波长信息传输通道容量的提升。在这种要求下,以G652为主的光纤技术得到广泛的应用,同时还会出现更进一步的发展。目前,为了充分利用光纤通信技术的低损耗、高效率的工作优势,大多企业和单位都已经对光纤技术进行了优化,使得零色散波现象得到很大的改善。并且设计出了色散位移光纤技术,这也就是我们常说的G653光纤,这种光纤技术在1550nm波长窗口的低损耗和低色散特性非常适合光纤孤子通信的需要,在高速光纤孤子通信系统中得到了大量应用,但是它1550rim处的色散为零,在进行WDM时会产生严重的FWM效应,不适应波分复用系统的需要。
2.2 高强度耐弯单模光纤
在光通信领域中,高强度耐弯单模光纤是企业最具竞争力的一种光纤,主要是因为在光纤网建设重点由骨干网向城域网、用户接入网发展,高强度耐弯单模光纤主导的全业务接入网正在成为光缆市场的主要拉动力,其中最具代表性的就是正在迅速发展的FTTH网络,高强度耐弯单模光纤特点就是光纤可以沿着建筑拐角施工,从而降低网络布线的成本。
2.3 无水峰光纤
与传统的单模光纤相比,无水峰光纤具有下列优势:其一,在全部可用波长范围内比常规光纤增加了约一半,可复用的波长数大大增加,可实现超大容量传输;其二,可用波长范围大大扩展后,可以采用稀疏波分复用(CWDM)方案,使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的元件,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降;其三,1350~1450nm波长窗口的光纤色散仅为1550nm波长区的一半,容易实现高比特率长距离传输。
2.4 大有效面积光纤
超高速系统的主要性能限制是色散和非线性。通常线性色散可以用色散补偿的方法来消除,而非线性的影响却不能用简单的线性补偿的方法来消除,光纤的有效面积是决定光纤非线性的主要因素。为了适应超大容量长距离密集波分复用系统的应用,大有效面积光纤已经问世。在c波段,由大有效面积光纤构成的以10Gbit/s为基础的高密集WDM系统信噪比较高,误码率较低,光放大器的间隔较长,因而得到了广泛的应用。
3 通信技术中光纤的发展
3.1 光子晶体光纤
与常规光纤不同,光子晶体光纤(PCF)是由石英玻璃一空气孔微小结构组成的光纤,其又可以分为实芯光纤和空芯光纤,即前者是由石英玻璃棒和石英玻璃毛细管加热拉制成的,而后者则是由石英玻璃管和石英玻璃毛细管加热拉制成的。在PCF的拉制过程中,改变拉制温度和速度就可以调整PCF的结构和性能,使得PCF作为光传输介质和光器件具有许多诱人之处,实际上,人们是通过调整纤芯直径、包层空气孔直径、包层空气孔之间距离方式来达到分别制造出具有低衰减、高色散、非线性效应小(大模场直径或者大有效面积)、保偏和小弯曲损耗等性能的PCF的目的。
3.2 塑料光纤
塑料光纤(POF)以其芯径大、制造简单、连接方便、可用便宜光源等优点正在受到宽带局域网建设者的青睐。正是宽带局域网的迅速发展带来了POF技术的革命性进步,特别是以全氟化的聚合物为基本组成的氟化塑料光纤在局域网的逐步使用,标志着PF-POF已由试验室步入实际应用中。另外,为了提高POF带宽和减小模间色散,POF都采用梯度折射率分布结构,再通过选择小色散材料,提高模耦合效率和减小差分模衰减等措施,可以达到提高POF带宽的目的。
3.3 用于局域网的新型多模光纤
局域网和用户驻地网的高速发展,大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆,因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤,是因为局域网传输距离较短,虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%~100%,但是它所配套的光器件可选用发光二极管价格则比激光管便宜很多,而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径容易连接与耦合,相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。
结束语
目前,光纤新技术不断涌现大幅度提高了光纤的应用能力,并不断扩大光纤通信的应用范围,光纤通信技术的发展需要得到光纤材料、制造工艺等多项技术的支持,光纤通信的发展是光纤、器件、系统三者彼此发展,共同促进的结果,不同种类的通信光纤是为不同层次网络服务的,为了满足新的通信系统应用,光纤研究人员应不断地开发出新型的通信光纤。
参考文献
[1]陈基业.通信系统中光纤技术的特点及其发展分析[J].广东科技,2011(8).
[2]苏静.浅谈通信系统光纤技术及其发展[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010(8).
[4]傅志蕙.浅论光纤通信技术的发展趋势[J].科技信息(科学教研),2007(33).